Zmaji sodijo med najstarejše letalne naprave. Prvi dokumenti o njih so najdeni nekaj stoletij pred začetkom nove dobe. Kitajski rokopisi pravijo, da so med ljudskimi prazniki spuščali zmaje. Kitajci so kače gradili v obliki ptic, rib, metuljev, hroščev in človeških figur, ki so jih barvali v najsvetlejših barvah (slika 1).
Najpogostejša vrsta kitajske kače je bil zmaj, fantastična krilata kača. Ogromen zmaj, dvignjen v zrak, je bil simbol nadnaravnih moči. Ponekod na Kitajskem so do nedavnega ostali sledovi običaja množičnega spuščanja zmajev na deveti dan devetega meseca, na dan zmajev.
Leteči zmaj je strukturno zapleten. Dva ali tri ducate lahkih papirnatih stožcev je oblikovalo dolgo okroglo telo pošasti, ki se je slikovito zvijala med letom. Kača-zmaj je imela veliko glavo z odprtimi usti. Skozi usta je veter prodrl v prazno telo in ga napihnil podpiral v zraku. Včasih je zasnova zmajevega ogrodja namesto stožcev vključevala postopoma manjše okrogle diske, ki so bili med seboj povezani z vrvicami. Vsak disk je prečkal tanek bambusov trak, na koncu katerega so bila pritrjena velika peresa (slika 2).
Za povečanje učinka je bila izumljena posebna "kačja glasba", ki spominja na tuljenje vetra v dimniku. Naprava, ki je proizvajala te zvoke, je bila narejena iz suhih makovih glavic, v katere so bile vstavljene trstične piščalke. Na zmajeva usta je bila pritrjena ograja, na rep pa dva dolga svilena trakova, ki sta skupaj z zmajem vijugala v zraku.
Zanimiv prizor so predstavljale lučke iz tankega barvnega papirja (slika 3) in ognjemeti (slika 4), pritrjeni na kače.
Zmaji so postali razširjeni v Koreji. Sprva je bila njihova uporaba zgolj verske narave, nato pa je spuščanje zmajev postalo fascinantna oblika dejavnosti in spektakla.
Japonski zmaj "Kero"
Na starodavnih japonskih risbah lahko najdete tudi podobe zmajev, ki so se po obliki bistveno razlikovali od kitajskih (slika 5).
Japonske kače: a - "metulj"; b - "Yatsuhana"; c - "Gonbo"; g - iz območja Nagasakija; d - "Božo"; e - "Ato"
Tipičen malajski zmaj (slika 6) ima obliko zakrivljenega simetričnega trikotnika. Njegov okvir je sestavljen iz treh sekajočih se palic, prevleka je iz grobe tkanine.
Evropski zgodovinarji pripisujejo izum kače, ne glede na to, kaj je obstajalo v državah vzhoda, starogrškemu znanstveniku Archytasu iz Tarenta (IV. stoletje pred našim štetjem).
Zanimivi so starodavni zapisi o prvi praktični uporabi zmajev. Eden od njih pravi, da je v 9. st. Bizantinci naj bi na zmaja dvignili bojevnika, ki je z višine vrgel zažigalne snovi v sovražnikov tabor. Leta 906 je kijevski knez Oleg med zavzetjem Konstantinopla uporabil zmaje. Kronika pravi, da so se v zraku nad sovražnikom pojavili »konji in ljudje iz papirja, oboroženi in pozlačeni«. In leta 1066 je William Osvajalec uporabil zmaje za vojaško signalizacijo med osvajanjem Anglije.
Toda na žalost ni ohranjenih podatkov o obliki starodavnih evropskih zmajev, njihovih strukturnih in letalnih lastnostih.
Kite "žaluzije" design Raqqa
Evropski znanstveniki so dolgo časa podcenjevali pomen zmaja za znanost. Šele od sredine 18. stol. Zmaj se začne uporabljati v znanstvenem delu. Leta 1749 je A. Wilson (Anglija) z zmajem dvignil termometer za določitev temperature zraka na višini. Leta 1752 je fizik W. Franklin uporabil zmaja za preučevanje strele. Potem ko je Franklin s pomočjo zmaja odkril električno naravo strele, je izumil strelovod.
Z zmaji sta proučevala atmosfersko elektriko veliki ruski znanstvenik M. V. Lomonosov in angleški fizik I. Newton.
Kača začne zagotavljati dragocene storitve znanosti. Zato ne preseneča, da je leta 1756 znameniti matematik L. Euler zapisal naslednje vrstice: »Zmaj, ta otroška igrača, ki jo znanstveniki prezirajo, pa te lahko spodbudi k globokemu razmišljanju o sebi.«
Zmaja je v 90. letih bistveno izboljšal avstralski znanstvenik L. Hargrave. prejšnje stoletje. Hargrave je izkoristil delo prvega jadralnega pilota, nemškega inženirja O. Lilienthala, prvi, ki je kot zmaja uporabil dve medsebojno povezani škatli. Lilienthal je pri načrtovanju svojih jadralnih letal opazil, da imajo takšne naprave dobro stabilnost v zraku. Hargrave je potrpežljivo iskal najboljša razmerja za svoje škatle. Sčasoma se je pojavil prvi škatlasti zmaj, ki ni več potreboval repa za stabilnost med letom (slika 7).
Hargrave's flying boxes niso bili le večji zagon za razvoj posla z zmaji, ampak so nedvomno pomagali tudi pri oblikovanju prvih letal. To stališče potrjuje podobnost dvokrilnega zmaja z dvokrilnimi letali Voisin, Santos-Duman, Farman in napravami drugih zgodnjih oblikovalcev letal.
Prvi človeški vzpon na škatlastih zmajih je prav tako izvedel Hargrave. Potnika so dvignili na štirih zmajih skupne površine 22 m2.
"Menih" brez okvirja
Od leta 1894 se zmaji sistematično uporabljajo za preučevanje zgornje atmosfere. Leta 1895 so pri Washingtonskem meteorološkem uradu ustanovili prvo postajo za kače. Leta 1896 so na observatoriju v Bostonu škatlastega zmaja dvignili na višino 2000 m, leta 1900 pa zmaja dvignili na višino 4600 m.
Leta 1897 se je v Rusiji začelo delo z zmaji. Izvajali so jih na magnetnem meteorološkem observatoriju Pavlovsk, kjer so leta 1902 odprli poseben oddelek za kače.
Zmaja so pogosto uporabljali v meteoroloških observatorijih v Nemčiji, Franciji in na Japonskem. Zmaj (se je dvignil na zelo visoko nadmorsko višino. Na primer, na observatoriju Linderberg (Nemčija) so dosegli dvig zmaja na več kot 7000 m. Prva radijska komunikacija čez Atlantski ocean je bila vzpostavljena z zmajem v obliki škatle. Italijanski inženir G. Marconi je leta 1901 na otoku New Foundlain izstrelil velikega zmaja, ki je letel na žici, ki je služila kot sprejemna antena.
Britansko vojaško ministrstvo se je začelo zanimati za Hargrave's box kite. Poročnik Cody iz angleške vojske je spremenil Hargravejeve kače. Povečal mu je površino z dodajanjem stranskih kril, nameščenih na vseh vogalih škatel, povečal trdnost strukture in uvedel popolnoma nov princip sestavljanja in razstavljanja zmaja. Vojaški opazovalci so se na takih zmajih začeli dvigovati v zrak.
V začetku 20. stol. Codyjevo delo o kačah je nadaljeval stotnik francoske vojske Sacconey. Ustvaril je še naprednejši dizajn zmaja, ki je eden najboljših do danes. Sacconeus, ki je izkoristil bogate subvencije vojaškega oddelka, je imel priložnost izvajati svoje poskuse v širokem obsegu. Temeljito je razvil princip vleke zmajev: ena skupina zmajev je dvignila glavno tirnico (kabel) v zrak, druga je vlekla tovor po jeklenici. Sacconei je postavil prve rekorde glede višine in nosilnosti zmajev.
Sacconaejeva dela so našla naslednike v številnih evropskih vojskah. V Rusiji je polkovnik Ulyanin ustvaril posebnega zmaja za vojsko (sliki 8 in 9). Dragocena in genialna novost pri zmajih njegove zasnove so bila zgibna krila, ki so samodejno povečala površino zmaja, ko je veter oslabel. Poleg Uljanina so imeli radi kače tudi Kuznetsov, Prakhov in drugi, ki so ustvarili uspešne modele. Med rusko-japonsko vojno 1904-1905. v ruski vojski so bile posebne kačje enote.
Vzporedno s Codyjevim delom v Evropi, predvsem v Franciji, so svoje eksperimente izvajali tudi drugi oblikovalci. Od teh je treba omeniti Plotterja, ki je spremenil mesto pritrditve uzde in ustvaril zmaje s kobiličastimi ravninami, ki so povečale nosilnost.
Zanimivo zasnovo originalnega zmaja z eno škatlo je predlagal francoski inženir Lecornu. Ustvaril je kačo, katere škatlica je podobna satju (slika 10). Lecornu je idejo o izdelavi svojega zmaja utemeljil z opazovanjem leta ptic. Če pogledate letečo ptico, boste opazili, da ravnine telesa in kril tvorijo določen kot. Lecornu je naredil enak namestitveni kot 30° na vodoravnih ravninah zmaja.
Med prvo svetovno vojno so čete iz različnih držav, zlasti Nemčije, uporabljale privezane balone za opazovalnice, katerih višina dviga je glede na bojne razmere dosegla 2000 m, kar je omogočilo opazovanje položaja sovražnika v globino na čelu in usmerjati topniški ogenj preko telefonskih zvez. Ko je veter postal premočan, so namesto balonov uporabili škatlaste zmaje. Glede na moč vetra je bil vlak sestavljen iz 5-10 velikih zmajev v obliki škatle, ki so bili na dolgih žicah pritrjeni na jeklenico na določeni razdalji drug od drugega. Na kabel je bila privezana košara za opazovalca. V močnem, a dokaj enakomernem vetru se je opazovalec dvignil v košu do višine 800 m.
Ta način opazovanja je imel to prednost, da je omogočal približevanje sovražnikovim prednjim položajem. Zmajev ni bilo tako enostavno streljati kot balonov na vroč zrak, ki so bili zelo velika tarča. Poleg tega je okvara posameznega zmaja vplivala na višino dviga opazovalca, ni pa povzročila njegovega padca. Ena sama zažigalna raketa, ki je zadela žogo, je bila dovolj, da jo ubije, saj je bila napolnjena z vnetljivim vodikom.
Monoblok zmaj, ki ga je oblikoval Roche-Donzel
Med prvo svetovno vojno so zmaje uporabljali tudi za zaščito pomembnih vojaških objektov pred napadi sovražnih letal z izgradnjo ovir iz majhnih privezanih balonov in zmajev, ki so se dvigali do višine 3000 m so bili ustvarjeni za letala sovražnik je v veliki nevarnosti. Nemčija je takšne ovire uporabila za zaščito podmorniških ladij in hangarjev v Belgiji.
Za kačje ovire hangarjev blizu Bruslja so izdelali velike kače v obliki privezanih letal. Kače so kopirale obrise letal različnih konstrukcij (monoplani, dvokrilci), da bi zavedle sovražne pilote.
Spomladi leta 1915 se je v Nemčiji zgodil zanimiv incident, ko privezano letalo ni zavedlo sovražnih pilotov, temveč lastno protiletalsko baterijo. Nekega dne, zgodaj zjutraj, se je v zrak dvignilo privezano dvokrilno letalo. Kmalu po vzponu je izginil v oblakih. Ko so se oblaki proti poldnevu razkadili, se je v njihovi vrzeli nenadoma pojavilo to letalo. Nemški opazovalci so imeli vtis, da so oblaki nepremični in da dvokrilno letalo leti z dokaj veliko hitrostjo. Kmalu je izginil v oblaku, da bi se takoj znova pojavil v naslednji vrzeli. Zračne nadzorne in komunikacijske postaje so poročale: "Sovražno letalo." Protiletalske baterije so odprle baražni ogenj. Puške so grmele po letališču in poskušale uničiti zračnega sovražnika. Letalo je izginilo v oblakih, nato se je spet pojavilo in streljanje se je nadaljevalo, dokler niso Nemci končno ugotovili, da so streljali na lastno privezano letalo. Slednjega niso sestrelili le zato, ker je bila pri streljanju narejena prilagoditev za namišljeno hitrost letala in so granate vedno končale pred mirujočim ciljem.
Izdelovanje zmajev v Evropi je doseglo vrhunec proti koncu vojne, leta 1918. Po tem je zanimanje za zmaje upadlo. Hiter razvoj letalstva je začel izpodrivati kače iz vojaških zadev.
Mnogi oblikovalci, ki so se prej zanimali za izdelavo zmajev, so prešli na delo na letalih. Toda njihove izkušnje pri gradnji zmajev niso minile brez sledu. Vsekakor je imel pomembno vlogo v zgodovini letalstva v prvi fazi razvoja letal.
Kite "zvezda" design by Babyuk
V Sovjetski zvezi se je hobi nad zmaji začel skoraj sočasno z letalskim modelarstvom. Že na prvih vsezveznih tekmovanjih letečih modelov leta 1926 so bili predstavljeni dokaj dobro leteči škatlasti zmaji, ki so jih zgradili kijevski letalski modelarji pod vodstvom I. Babyuka. Enajst platnenih zmajev s skupno delovno površino 42,5 m2 je bilo na jeklenici debeline 3 mm spuščenih s posebnega balonskega vitla. Zasnova teh zmajev je modificiran klasični tip Sacconeus.
Povečalo se je število box kite vlakov, prijavljenih na vsezvezna tekmovanja letalskih modelarjev. Na tekmovanju leta 1935 je sodelovalo osem vlakov. Takrat so bile prvič najpopolneje prikazane različne uporabe zmajev. Po ograji so tekali gor in dol »zračni poštarji«, s pomočjo katerih so skakale lutke »padalci«, odmetavale so se »bombe« in letaki ter prikazana dimna zavesa. Lutke »padalke« so izvajale dolge skoke po spuščenem živem »desantu« - belih miših v kletki. Spuščanje modelov jadralnih letal z zmajev je postalo vsakdanje. Številni modeli jadralnega letala so z izstrelitve na visoki nadmorski višini poleteli več kilometrov daleč.
V pionirskih taboriščih so zmaje vedno bolj uporabljali za signalizacijo med vojnimi igrami. Pozimi ni bilo nenavadno videti smučarja, ki ga je vlekel zmaj, zlahka drseti po snegu.
Izdelovanje zmajev je postalo eden od sklopov začetnega letalskega usposabljanja pionirjev in šolarjev, zmaji pa so postali poleg modelov letal in jadralnih letal tudi prava letala.
V Domu pionirjev Serpukhov leta 1931 je bila ustanovljena in uspešno delovala otroška kačja postaja. Vodje te postaje so bili vsako leto povabljeni s svojo ekipo zmajev na vsezvezna tekmovanja v modeliranju letal.
Kmalu je izkušnja Serpukhovitov postala splošno znana. Vsezvezna tekmovanja so se začela izvajati samostojno vsako leto. Na tekmovanju so svoje ekipe predstavljale kačje postaje Saratov, Kijev, Tula, Stalingrad in druga mesta.
Vodje otroških zmajarskih postaj in mladi »kačjarji« so z velikim navdušenjem snovali in spuščali zmaje ter izvajali delo med pionirji in šolarji.
Leta 1937 je Centralni svet Osoaviahima ZSSR v Zvenigorodu organiziral prvo vsezvezno tekmovanje Box Kite. Neugodne meteorološke razmere (pomanjkanje potrebnega vetra) niso omogočile rekordnih letov z zmajem. Kljub temu, čeprav na nizki nadmorski višini, je bilo mogoče preizkusiti njihove oblikovne značilnosti.
Leta 1938 je v vasi Shcherbinka (zdaj mesto v moskovski regiji) potekalo drugo vsezvezno tekmovanje Box Kite, na katerem so bili prikazani dizajni, ki so bili izjemno zanimivi. Na primer, otroška postaja za zmaje Serpukhov je predstavila zmaje modificirane zasnove "Grund" z nosilno površino 20 m 2. Zmaj je dvignil breme, težko do 60 kg. Prikazani so bili padalo zmaj, jadralni zmaj in drugi.
Na III. Vsezveznem tekmovanju Box Kite Competitions, ki je potekalo leta 1939 v Serpuhovu, so bili postavljeni rekordi za polet z zmajem na višino. En sam zmaj, ki ga je zasnoval kijevski letalski modelar (tako so se imenovali ustvarjalci zmajev) Gromov, je bil dvignjen na višino 1550 m , je bil dvignjen na višino 1800 m. Med veliko domovinsko vojno (1943 .) je bil A. Grigorenko nagrajen za bojno uporabo škatlastih zmajev.
Na IV vsezveznih tekmovanjih so bile tehnične zahteve za oblikovanje zmajev jasno opredeljene. Na primer, vsak zmaj je moral biti v zraku pri hitrosti vetra največ 4-5 m/s pri tleh, nosilna površina vsakega zmaja mora biti najmanj 5 m 2, skupna površina kite vlaka mora biti takšna, da je pri vetru največ 7 m/s možno dvigniti tovor, težak najmanj 80 kg. Število zmajev ne sme biti večje od 10 kosov. Glava kače je lahko imela veliko površino, konfiguracija in barva zmajev je bila poljubna.
Na vsakem kačjem vlaku so morali namestiti različne naprave in mehanizme, na primer "zračne poštarje", ki lahko dvignejo breme do 2 kg, ključavnice za sestavljanje kačjega vlaka (s premerom tirnice najmanj 3 mm), naprave za aerofotografiranje in drugo.
Po pogojih tekmovanja je morala vsaka ekipa predstaviti scenarij igre, med katerim naj bi spustili kačji vlak. Scenarij bi lahko vključeval na primer bombardiranje, to je odmetavanje »bomb« na neko vnaprej načrtovano tarčo, »zračni napad« (spuščanje lutk), smučarske tekme, prevoz ranjenca na saneh, ki jih vleče zmaj, zvok, svetloba in druge vrste alarmov z zmaja, spuščanje poročil in letakov.
Tekmovalo se je v višini letenja enojnega zmaja, višini vzleta vlaka zmajev, največji nosilnosti vlaka zmajev ter hitrosti sestavljanja in spuščanja enega zmaja.
Za uspeh na tekmovanjih so številne skupine krožkov izdelovale različna pomožna sredstva. Na primer, v Domu pionirjev Serpukhov so šolarji modelov letal izdelali dinamometer za preverjanje trdnosti oprijemala. Dinamometer, nameščen na kači, je pri kritični napetosti prižgal rdečo luč. Ista ekipa je iz stare budilke izdelala anemometer in s pomočjo te naprave beležila spremembe v moči vetra.
Šolarji so na kačo namestili barograf, napravo za spuščanje enega samega »padalca« ali lutke za »pristajanje« na določeno točko.
Mladi letalski modelarji na postaji mladih tehnikov Kolomna (Moskovska regija) so zgradili zmaje v obliki škatle z zavihki kril, ki so zmaju zagotavljali večjo stabilnost pod kotom približno 50°. Letalski modelarji na postaji mladih tehnikov Voronež so izdelali profilirane škatlaste zmaje.
Saratovski letalski modelarji so na tekmovanje pripeljali vlak z zmaji petih škatlastih zmajev. Vsaka kača tehta do 9 kg. Glava kača je imela skupno površino 17 m2. Na kačji vlak je bila nameščena kamera, ki je posnela 12 fotografij. Vlak je lahko vlekel enega smučarja.
Ekipa kijevskih letalskih modelarjev je na tekmovanje pripeljala vlak šestih zmajev. Iz njega je bilo mogoče spustiti veliko lutko "padalec" (do 70 cm, kupola padala pa je imela premer 4 m).
Mladi letalski modelarji so trdo delali in se pripravljali na nove začetke. V Leningradu se je spomladi 1941 na mestnem tekmovanju zmajarjev udeležilo več kot 150 udeležencev.
Po veliki domovinski vojni tekmovanja niso potekala.
Dandanes izdelava zmajev ne more imeti ne obrambnega ne znanstvenega pomena. Vendar kot preprosta, zelo dostopna in vznemirljiva dejavnost ustvarjanje in spuščanje zmajev ni in ne bo izgubilo svojega pomena.
V tujini, predvsem v socialističnih državah, so zmaji izjemno priljubljeni med otroki in mladino. Posebej priljubljeni so na Kubi. Pogosto lahko vidite, kako se kubanski otroci tudi na plaži ne ločijo od svoje najljubše zabave - zmaji najrazličnejših oblik in najsvetlejših barv lebdijo v zraku nad morjem.
YUT Za spretne roke 1977 št. 7
Kdo od vas še ni spuščal zmaja? Toda ali vsi vedo, kaj so? Kdaj so se pojavili?
Prvič je zmaj poletel v nebo pred 25 stoletji. Takrat nihče ni znal pojasniti, zakaj zmaj vzleti in kakšne sile delujejo nanj med letom.
Sprva so zmaje spuščali za zabavo in razvedrilo. V vzhodnih državah so na primer potekale bitke z zmaji. V nebo so spustili dva zmaja, ki so ju predhodno namazali z lepilom in posuli z zdrobljenim steklom vrvice, ki ju držijo na povodcu. Zmagal je tisti, ki je prvi prebil sovražnikovo struno.
Kasneje so zmaje začeli uporabljati v znanstvene namene. Ameriški fizik Benjamin Franklin je v svojih poskusih o atmosferski elektriki uporabljal zelo velike zmaje. Dvižna sila nekaterih od njih je bila tako velika, da jih je znanstvenik s težavo držal na povodcu. Kites je pomagal Franklinu dokazati električni izvor strele, ugotoviti prisotnost dveh nabojev, pozitivnega in negativnega, in preizkusiti zamisel o strelovodu,
In ob koncu prejšnjega stoletja in na začetku tega so kače na veliko uporabljali za meteorološke raziskave. Z njihovo pomočjo so znanstveniki dvignili instrumente na višino več kot 1000 m in izmerili hitrost vetra, temperaturo in vlažnost zraka, atmosferski tlak ...
Dandanes se zanimanje za zmaje ni izgubilo.
Ustvarjalna misel izumiteljev v mnogih državah rojeva vedno več novih modelov zmajev: disk letala, vztrajniki itd.
Danes bomo govorili o triindvajsetih kačah. Izbor vključuje preproste modele, ki niso delovno intenzivni, pa tudi bolj zapletene. Med njimi ni dveh enakih: vsi zmaji se med seboj razlikujejo bodisi po lastnostih letenja, bodisi po zasnovi ali tehnologiji izdelave.
Vsako kačo iz te zbirke lahko naredite v pionirskem taboru ali na dvorišču. Posebej za začetnike smo izbrali štiri modele. O njih govorimo podrobneje (so združeni na sliki).
Torej zmaji...
ZAKAJ SE ZMAJ VZGODI?
Na to vprašanje nam bo pomagala odgovoriti poenostavljena risba (slika 1). Naj črta AB predstavlja rez ravnega zmaja. Predpostavimo, da naš namišljeni zmaj leti od desne proti levi pod kotom A glede na obzorje ali prihajajoči tok vetra. Razmislimo, katere sile delujejo na model med letom.
Med vzletom gosta gmota zraka ovira gibanje zmaja, z drugimi besedami, nanj pritiska. Označimo ta tlak F1. Zdaj pa sestavimo tako imenovani paralelogram sil in razčlenimo silo F1 na dve komponenti - F2 in F3. Sila F2 potisne zmaja stran od nas, kar pomeni, da ko se dvigne, zmanjša svojo začetno vodoravno hitrost. Zato je odporna sila. Druga sila (F3) nosi zmaja navzgor, zato temu rečemo dvigovanje.
Tako smo ugotovili, da na zmaja delujeta dve sili: sila upora F2 in sila dviga F3.
Z dvigovanjem modela v zrak (vlečenje za držalo) umetno povečamo silo pritiska na površino zmaja, to je silo F1. In hitreje kot tečemo, bolj se ta sila povečuje. Toda sila F1, kot že veste, je razdeljena na dve komponenti: F2 in F3. Teža modela je konstantna, delovanje sile F2 pa preprečuje držalo. To pomeni, da se dvižna sila poveča – zmaj vzleti.
Znano je, da hitrost vetra narašča z višino. Zato se pri spuščanju zmaja trudijo dvigniti na takšno višino, da bi veter na eni točki podprl model. V letu je zmaj vedno pod določenim kotom glede na smer vetra. Poskusimo določiti ta kot.
Vzemimo pravokoten list kartona (slika 2). Točno v sredini ga bomo pritrdili na os O-O. Predpostavimo, da se plošča vrti okoli osi brez trenja in da je v katerem koli položaju v stanju ravnovesja. Recimo, da veter piha s konstantno silo pravokotno na ravnino lista. Seveda v tem primeru ne bo mogel zavrteti lista okoli osi O-O, saj je njegovo delovanje enakomerno porazdeljeno po celotnem listu. Zdaj pa poskusimo namestiti ploščo pod določenim kotom proti vetru. Videli bomo, kako ga bo zračni tok takoj vrnil v prvotni položaj, torej postavil pod direktno
kota glede na smer vetra. Iz tega poskusa sledi: polovica ponjave, nagnjena proti vetru, doživlja večji pritisk kot tista na nasprotni strani. Zato, da bi ravnina pločevine ostala v nagnjenem položaju, je treba dvigniti os vrtenja O-O. Manjši kot je naklon pločevine, višje je treba premakniti os. Tako se določi središče pritiska. In sila vetra, ki vzdržuje letalo v nagnjenem položaju, je dvižna sila, ki deluje v središču pritiska. Toda kot zmaja ne ostane konstanten: navsezadnje veter nikoli ne piha z enako hitrostjo. Zato bi, če bi zmaju na eni točki privezali vrvico, na primer na mestu, kjer sovpadata center pritiska in težišče, le-ta začel preprosto skakati v zraku. Kot razumete, je položaj središča tlaka odvisen od kota a, pri sunkovitem vetru pa se ta točka nenehno premika. Zato je za boljšo stabilnost modela nanj privezana uzda iz dveh, treh ali več vrvic. Naredimo še en poskus.
Vzemimo palico AB (slika A). Naj simbolizira tudi prerez ploščate kače. Na sredini ga obesimo za nit, tako da zavzame vodoravni položaj. Nato pritrdimo utež P, nedaleč od njegovega težišča, ki simulira središče tlaka. Palica bo takoj izgubila ravnotežje in zavzela skoraj navpičen položaj. Zdaj pa poskusimo to palico (slika 3b) obesiti na dve niti in nanjo znova privezati isto utež: palica bo ohranila ravnotežje v katerem koli položaju uteži. Ta primer jasno dokazuje pomen uzde, ki omogoča, da se središče pritiska prosto giblje brez motenj ravnotežja.
PREPROST IZRAČUN
Ugotovili smo, zakaj zmaj vzleti. Zdaj pa poskusimo izračunati njegovo dvižno silo.
Dvižna sila zmaja je določena s formulo:
Fз=K*S*V*N*cos(a), kjer je
K=0,096 (koeficient),
S - nosilna površina (m2),
V - hitrost vetra (m/s),
N - koeficient normalnega tlaka (glej tabelo) in
a je naklonski kot.
Primer. Izhodiščni podatki: S=0,5 m2; V=6 m/s, a=45°.
Koeficient normalnega tlaka najdemo v tabeli: N = 4,87 kg/m 2. Če nadomestimo vrednosti v formulo, dobimo:
Fз=0,096*0,5*6*4,87*0,707=1 kg.
Izračun je pokazal, da se bo ta zmaj dvignil navzgor le, če njegova teža ne bo presegla 1 kg.
Kakovost letenja zmaja je v veliki meri odvisna od razmerja med njegovo težo in nosilno površino: manjše ko je razmerje teh vrednosti, bolje model leti.
IZ ČESA NAREDITI KAČE
Za izdelavo modelov uporabite lahke in trpežne materiale. Ne pozabite: lažji kot je zmaj, lažje ga je zagnati, bolje bo letel. Okvir zlepite iz tankih, enakomernih skodel - bora, lipe ali bambusa. Majhne modelčke pokrijte s tankim papirjem (po možnosti barvnim), folijo ali v skrajnem primeru s časopisom, večje kače pa s tkanino, plastično ali lavsan folijo ali celo s tankim kartonom. Posamezne enote in dele povežite med seboj z nitmi, tanko žico in lepilom. Navoje, navite okoli dela, namažite z lepilom. Za uzde in rešilne vrvi izberite tanko, močno nit.
PREPROSTE KAČE
To so papirnati modeli za začetnike. Nekatere lahko naredite v uri ali dveh, druge pa v le nekaj minutah. Takšni zmaji dobro letijo in ne zahtevajo zapletenih kontrol. Torej najprej ...
Ptice iz papirja
Izkušnje mnogih raziskovalcev so pokazale, da ima ukrivljena površina zmaja večjo dvižno silo in stabilnost kot ravna površina enake velikosti.
Najpreprostejše kače ameriškega inženirja Raymonda Ninneyja so presenetljivo podobne majhnim pticam. Dobro letijo in kažejo odlično stabilnost med letom. Na sliki 1 jih je več (glej a, b, c). V pičlih dveh ali treh minutah izumitelj iz debelega papirja ali tankega kartona, furnirja in folije izreže pravokotnik (razmerje stranic 4:5) in iz njega upogne ptico. Nato na enem ali dveh mestih na telo pritrdi uzdo – in zmaj je pripravljen. Na ta način lahko izdelate modele vseh velikosti - vse je odvisno od trdnosti materiala.
Naslednji dizajn (slika 2a) je razvil ameriški izumitelj Daniel Karian. Ali ni res, da nekoliko spominja na Ninneyjeve ptice? Upoštevajte, da temu zmaju daje togost okvir iz borovih ali smrekovih palic in krila, sklenjena v pol obroč. Za pokrivanje okvirja avtor predlaga uporabo blaga: svila, keper, tanko perilo. Zainteresirani lahko eksperimentirajo z dvo- ali trikrilno zasnovo. Izumitelj verjame, da če na dolgo palico pritrdite več geometrično podobnih kril, boste dobili zelo smešnega zmaja (slika 26).
Tako ptice Raymonda Ninneyja kot kače Daniela Kariana bodo letele tudi v velikih sobah in hodnikih, vendar pod enim pogojem: oseba, ki jih izstreli, se mora premikati s konstantno hitrostjo.
Kače so ploščate ...
Sprva so bili vsi zmaji opremljeni z mokrimi repi. Toda ... Nekoč je kanadski meteorolog Eddie, ki se je veliko ukvarjal z zmaji, opazil, da prebivalci malajske vasi spuščajo brezrepe zmaje nepravilne štirikotne oblike. Opazovanja so meteorologu pomagala sestaviti njegovega zmaja, ki ga vidite na sliki 3. Ta štirikotnik s pari enakih stranic spominja na paralelogram. To številko dobimo, če seštejemo dva trikotnika s svojimi osnovami, od katerih je eden, ABD, enakostranični, drugi, ASV, pa enakokrak, pri čemer je AB:SD 4:5. Stran AB je na koncih zavezana z nekoliko manjšo kovinsko vrvico. Zato je rahlo ukrivljen. Uzda je pritrjena na točkah O in D, tkanina (prevleka) pa je raztegnjena v zgornjem delu, kjer tvori dve majhni gubici. Pod vplivom vetra se zmaj upogne in dobi obliko topega klina. Med letom se zdi, da njegovi vodilni robovi zavračajo prihajajoči zračni tok v obe smeri, zato je zmaj stabilen.
Štirideset let kasneje je Anglež G. Irvine izboljšal zasnovo Eddie (slika 4).
Znano je, da motnje zračnega toka za vodilnim robom vodijo do oblikovanja območja vrtincev nad tupokotnim zmajem. Zaradi tega je stabilnost v sunkovitem vetru motena. Irwin je to naredil preprosto - v ohišju je izrezal dve trikotni okni in prihajajoči tok je začel hiteti v ta okna. Položaj zmaja med letom se je stabiliziral.
Model, prikazan na sliki 5, je predlagal Francoz A. Millier. Sestavljen je iz lesenega traku AB, ki je z vrvico vlečen skupaj v lok (tetiva AB je 9/10 dolžine traku). V točkah O in O1 sta na tirnici pritrjeni dve enaki trakovi SD in EF (AO1=OB=0,2*AB). Tako kot AB letev so tudi letvice med seboj potegnjene z vrvico v lok in tvorijo tlorisno enakostranični šestkotnik. Konci vseh letvic so pritrjeni z drugo vrvico, ki poteka skozi oglišča šesterokotnika.
Kača, ki jo vidite na sliki 6, je dobro znana v Koreji. Njegov pravokoten okvir, zlepljen iz bambusovih palic, je prekrit s tkanino. Če je velikost obeh strani 800, drugi dve pa 700, mora biti premer luknje v sredini 300 mm.
Poglejte sliko 7. Ta model, podoben ptici roparici, je izumil Američan Sandy Langa. Izumitelj je na njem najprej poskušal preizkusiti principe letenja, izposojene iz narave. Lang je naredil trup in rep iz enega lesenega traku. Na enem koncu ga je razklal in v luknje lesenega tulca vstavil okrogle letvice nosilnih kril. Razcepljeni del repa, konce kril in nos sem povezal z debelo ribiško vrvico - rezultat je bila zelo prožna struktura. Tudi krilne letvice so bile vzmetene z gumijastimi amortizerji. Langova kača je občutljiva na najmanjše sunke vetra. Med letom, kot metulj, maha s krili in s tem spreminja višino vzgona, silo upora in stabilnost.
... In v obliki škatle
Na sliki 8 je prikazana ena od možnosti škatlastega zmaja, ki je stabilen v letu, ker so njegove nosilne ravnine usmerjene proti prihajajočemu toku pod optimalnim vpadnim kotom (vzgona, ki nastane na njih, je večja). Poleg tega je njegov presek lahko ne samo kvadraten, ampak tudi rombičen. Pri rombiku je razmerje med navpično in vodoravno diagonalo 2:3. Globina škatle je 0,7-krat večja od dolžine večje stranice zmaja.
Okvir je sestavljen iz štirih vzdolžnih in štirih distančnih letvic pravokotnega preseka. Slika prikazuje, kako sta distančnik in vzdolžna tirnica povezani.
Toda ruski izumitelj Ivan Konin je predlagal zasnovo zmaja v obliki škatle, ki je nekoliko spominjal na letalo. Ima dve krili (slika 9). Zahvaljujoč njim se zmaj hitreje dvigne, ostane stabilen med letom in se ne prevrne ob nenadnih bočnih sunkih vetra.
... IN KAČE SO BOLJ KOMPLEKSNE
Tako po zasnovi, po uporabi materialov in po času izdelave se ta letala razlikujejo od prejšnjih. So bolj moderni in prefinjeni. Verjetno pa bo izkušenim modelarjem še toliko bolj prijetno, da se poigrajo z njimi: razumejo shemo, razumejo načelo letenja in dojamejo nekatere značilnosti.
Na reaktivni pogon
Mnogi od vas ste verjetno opazili, da če reka močno poplavlja, postane njen pretok veliko počasnejši. In obratno: v ozkem grlu se hitrost pretoka močno poveča. V zraku, tako kot v vodi, velja tudi ta fizikalni zakon. Poskusite usmeriti tok zraka v širok konec stožčaste cevi (konični difuzor) in videli boste, kako se spreminja hitrost zraka: na izhodu bo večja kot na vstopu. Da bi v praksi dosegli potisk curka (in tako lahko ocenimo spremembo hitrosti toka v cevi), je potreben en pogoj: pritrditi difuzor na veliko ploščo.
Ko je ravni zmaj v zraku, se pod njim ustvari območje visokega tlaka, nad njim pa območje nizkega tlaka. Pod vplivom tlačne razlike se zračni tok vdre v difuzor in gre skozi cev. Toda difuzor je stožčast, zato bo hitrost izhodnega toka večja od dohodnega (spomnite se reke). To pomeni, da difuzor deluje kot reaktivni motor.
Na sliki 1 (glej stran 6) vidite zmaja Angleža Frederica Bensona, katerega dizajn uporablja učinek difuzorja. Izumitelj trdi, da reaktivni potisk ne poveča le hitrosti dviga zmaja, temveč mu daje tudi dodatno stabilnost med letom.
Zasnova reaktivnega zmaja je precej preprosta. Dve pravokotni prečki sta na sredini križno pritrjeni in na robovih zvezani z močno nitjo. Na ta okvir je nameščen difuzor, upognjen iz debelega papirja ali folije. Prevleka je navadna: papir, blago...
Po principu WUA
Znano je, da se vozila z zračno blazino (AHV) dvignejo zaradi razlike v tlaku: tlak pod dnom je vedno večji kot na vrhu. In stabilnost naprave ustvarja posebna naprava, ki enakomerno porazdeli pretok plina vzdolž celotnega oboda.
Ameriški inženir Franklin Bell je dokazal, da lahko naprave, podobne AVP, letijo po zraku. Fantazija? št. O tem priča model zmaja (slika 3 na strani 7).
Gladko dno in stranice, majhna kobilica, gladke konture trupa - kompleksna zasnova. Toda vhodni zračni tok teče okoli telesa brez motenj ali turbulenc in zlahka dvigne zmaja. Preprosto je videti, da te aerodinamične prednosti niso učinkovite samo med vzpenjanjem. Ukrivljene stranice trupa dobro stabilizirajo položaj zmaja v zraku na velikih nadmorskih višinah. In še zadnja stvar. Poglejte podrobneje: ali ni res, da model v vzdolžnem prerezu nekako spominja na hitri motorni čoln?
Vzleti padalo
Splošno sprejeto je, da se ljudje lahko spustijo le s padalom. Padalo ne more dvigniti človeka niti v vzponu. Toda skupina poljskih inženirjev je poskušala ovreči to mnenje. Dokazali so, da se lahko padalo pod določenimi pogoji dvigne navzgor.
Spomnimo se igre, poznane iz otroštva. Če na majhno padalo - regratovo seme - pihnete od spodaj, se dvigne. Seveda je primerjava med regratom in sodobnim padalom lahko le pogojna – poljski izumitelji z močnimi ventilatorji ustvarjajo navpično dvigajoč se tok zraka. A tudi navadnega vetra ne gre zanemariti, pravi Američan Jack Carmen in ponuja igračo – padalo zmaj (slika 4).
Zračni tok zadene rahlo nagnjeno kupolo padala in ga dvigne. Strukturno se model ne razlikuje od znanih otroških padal (o enem od njih smo že pisali v dodatku št. 4, 1974). So pa tudi razlike. Na primer, za stabilizacijo leta je na padalo zmaja pritrjen rep, na sredini pod kupolo pa je pritrjena teleskopska cev. Služi kot togi okvir in kot regulator položaja težišča modela.
Disk v letu
Naprava bo med letom pridobila dobro stabilnost, če ji damo obliko diska. Ena izmed variant letečega diska je prikazana na sliki 2 (glej stran 6). Model je zelo podoben dvema nizkima stožcema, zloženima skupaj. Toda stožci ne bodo dobro leteli, pravi izumitelj Wilbur Bodel iz Švice, zato je zasnovo dopolnil s kobilico, pa tudi z majhno utežjo, ki premakne težišče navzdol (s čimer se poveča stabilnost naprave), in luknjo v spodnjem delu kože. Toda čemu služi ta luknja?
Na višini piha veter močnejši kot pri tleh. To pomeni, da se ne spreminja le njegova hitrost, ampak tudi pritisk. Ali je mogoče uporabiti razlike v tlaku za ustvarjanje dodatnega potiska curka? Izkazalo se je, da je to mogoče. Ob močnem sunku vetra se notranja votlina kajta napolni z nekoliko večjo količino zraka. To pomeni, da se v zmaju ustvari nadtlak. Ko sunek oslabi, zunanji tlak pade in zrak iz notranjosti priteče skozi luknjo v ohišju. Pojavi se curek, čeprav šibek. To je tisto, kar ustvarja dodatno dviganje. Značilnost tega zmaja je, da ga je mogoče leteti ponoči. Za to Bodel namesto uteži namesti miniaturno svetilko z reflektorjem, žarnico in 1,5 V baterijo.
Na sliki “Pogled s strani” lahko vidite, da je okvir zmaja sestavljen iz številnih letvic, ki so togo pritrjene skupaj. Bodite pozorni na značilne vozle, ki povezujejo lamele z zunanjim obročem, pestom in kobilico.
Toda diskasto letalo francoskega inženirja Jeana Bortierja ima že tri kobilice. Dobro vzleti, gladko manevrira v zraku tudi pri močnem vetru, ob šibkem vetru pa nepremično visi na povodcu. Povejmo vam podrobneje, kako to narediti (glejte sliko na strani 10).
Tako kot pri mnogih drugih zmajih je tudi njegov okvir narejen iz tankih lesenih letvic, pritrjenih z žičnim robom in prevlečenih s tankim papirjem. Torej, vse po vrsti.
Za okvir pripravite štiri enakomerne letvice s prečnim prerezom 3x3 mm, jih zložite skupaj, kot je prikazano na sliki »Pogled od zgoraj«, jih prilepite na sredino, zavežite z nitmi in premažite z lepilom. Po obodu okvirja upognemo rob jeklene žice s premerom 0,4-0,5 mm in ga z nitmi in lepilom privežemo na konce letvic (glej sliko). Konce platišča povežite skupaj in jih ovijte z nitmi in lepilom. Najprimerneje jih je zasidrati spredaj, v območju osrednje tirnice "a". Če nimate ustrezne žice, naredite rob iz debele niti. Ne pozabite ga prilepiti na letvice.
Pokrijte disk in kobilice s svilenim ali časopisnim papirjem. Kožo prilepite na disk od spodaj - to bo znatno zmanjšalo odpornost modela. Lahko pa na vrh položite tudi papir. Res je, potem bo treba kožo prilepiti na vse letvice in rob, sicer jo bo močan sunek vetra odtrgal.
Namestite tri kobilice na spodnjo površino diska (lahko dobite z eno ali dvema, vendar bo potem treba povečati velikost kobilic) - Obrobe kobilic je najlažje narediti iz tankih bambusovih ali borovih letvic - ti materiali se zlahka upognejo in lahko dobite gladke konture.
Če želite narediti velikega zmaja, ne pozabite okrepiti njegovega okvirja z dvema ali tremi letvami.
Na končanega zmaja privežite uzdo - tri kratke niti. Držijo model pod zahtevanim vpadnim kotom. Osrednjo nit uzde prerežite na pol in njene konce privežite na gumijasti kompenzacijski obroč. Ta obroč, ki se razteza med močnimi sunki vetra in nepričakovanimi sunki, odstrani del obremenitve z okvirja. Privežite oprijem na uzdo. Za majhnega zmaja so primerne ostre niti (vrvica). Preizkusite končni model.
Kot smo že povedali, je z disk zmajem mogoče leteti tudi pri rahlem vetru. In če ga sploh ni, poskusite zagnati model in ga med tekom vleči za sabo.
Bodite pripravljeni na morebitna presenečenja. Če zmaj nenadoma leti v zankah ali se začne strmo spuščati, ne oklevajte in sprostite ograjo iz rok - model se ne bo zlomil, ko bo udaril ob tla. Dvignite zmaja in ga natančno preglejte; popraviti izkrivljanja; če je treba, zmanjšajte vpadni kot (povečajte dolžino sredinske črte) in ponovno spustite zmaja. Če ga ni mogoče prilagoditi, pomeni, da je ravnina diska nepopravljivo nagnjena. Poskusite na model pritrditi rep iz traku papirja ali snopa niti, dolgega meter in pol, ali iz kepe papirja na nit.
Namesto okvirja ... zrak
Mnogi izumitelji za izdelavo svojih modelov ne uporabljajo letev in papirja, ampak ... zrak.
Poglejte sliko 5. To je napihljiv zmaj kanadskega izumitelja Paula Russella (glej stran 7). Na sliki je le navzven videti zapleteno. Zares zelo preprosto: Russell je za izdelavo modela potreboval le dva lista nepredušnega materiala. Vzdolžni in prečni varjeni šivi delijo notranjo prostornino na več med seboj povezanih napihljivih votlin. Šivi dajejo celotni strukturi potrebno volumetrično trdnost. In še nekaj. Napihnjeno telo nima ostrih štrlečih robov. To pomeni, da na površini napihljivega zmaja ne bo turbulenc, zato bo model med letom stabilen. Toda izdelava takšnega zmaja ni lahka - potrebni so določeni delovni pogoji.
Model finskega inženirja S. Ketola (glej sliko na strani 11) je veliko lažji za izdelavo.
Ali si je mogoče zamisliti kaj preprostejšega? Vzel sem dva kosa plastične folije, ju ob robovih in na sredini zavaril z vročim likalnikom ali spajkalnikom - in zmaj je bil pripravljen. Toda koliko vas zna zvariti folijo tako, da so šivi nepredušni? Začetne modelarje vnaprej opozarjamo: ta operacija ni enostavna. Preden začnete izdelovati zmaja, poskusite zvariti več šivov na plastično vrečko in jih preizkusiti glede tesnjenja. Uporabite likalnik z regulatorjem temperature. Ne pozabite razmastiti polietilenskih surovcev pred varjenjem.
V skladu z dimenzijami, navedenimi na sliki, iz filma izrežite dva surovca. Postavite jih skupaj in, ko se odmaknete od roba za 10-15 mm, počasi vodite z robom vročega likalnika ali spajkalnika vzdolž celotnega oboda obdelovancev. Na treh mestih nastalega šiva: na straneh - na dnu in na vrhu kjer koli - pustite majhne luknje. Skozi njih boste črpali kače. Nato zvarite obdelovance diagonalno. In da boste lahko prepričani, da so šivi tesni, stopite robove obdelovancev nad ognjem sveč. To naredite v napravi, prikazani na sliki.
Za pritrditev uzde in repa v šive zažgemo šest lukenj s premerom 1-2 mm. Naredite to z zelo hladnim nohtom ali konico plamena sveče.
Končni model napihnite in luknje v zunanjem šivu zavarite s svečo ali, tako da robove kože zložite na polovico, jih pritrdite s sponkami za papir, potem ko luknje navlažite z vodo ali jih namažete s tehničnim oljem.
Ko se boste naučili izdelovati majhne napihljive zmaje, poskusite izdelati in poleteti z večjim modelom - dolgim en meter ali dva metra. Toda ali si dovolj močan, da jo držiš?
Tukaj je model (slika 7, str. 8). Toda katerega? "Helikopter," bodo verjetno nekateri izmed nas pomislili, ko bodo videli rotorje. »Zmaj,« bodo rekli drugi, ko bodo opazili uzdo in ograjo modela.
Vhodni zračni tok zadene ravnino zmaja (v tem primeru rotor), pojavi se dvižna sila in model se dvigne. To bi se lahko zgodilo, če bi rotor miroval. Vendar se vrti, kar pomeni, da na njegovih rezilih nastaja tudi dvižna sila. Posledično zmaj med letom prejme dodaten impulz energije, ki potiska model navzgor. Kot lahko vidite, obstajajo očitne prednosti pred drugimi vrstami zmajev.
In tega helikopterskega zmaja je v Braziliji izdelal R. Fugest (slika na strani 10). Po našem mnenju je brazilski model najbolj zanimiv v podrazredu letal helikopterskega tipa. Ta zmaj ima tri rotorje: dva rotorja in en rep. Glavni rotorji, ki se vrtijo v različnih smereh, ustvarjajo vzgon, repni rotorji pa stabilizirajo položaj modela med vzletom in ga ohranjajo na višini. Zasnova zmaja je izjemno preprosta.
Okvir je sestavljen iz dveh vzdolžnih, zlepljenih pod kotom, in dveh prečnih letev. Lamele so zlepljene in ojačane z nitmi in lepilom za večjo togost. Glavni rotorji so nameščeni na prečnem stojalu, repni rotorji pa na vzdolžnih. Da bi zagotovili enostavno vrtenje vseh rotorjev, so nameščeni na žičnih osih.
Izdelava rotorjev je najbolj kritična operacija. Dele morate lepiti previdno, brez hitenja. Dvižna sila zmaja je odvisna od tega, kako dobro naredite rotor.
Ponujamo vam dve možnosti rotorja, lahko pa jih je več. Poskusite sami oblikovati rotor. Preizkusite ga. Medtem pa se pogovorimo o tistih, ki so prikazani na sliki.
Prva možnost. Ta rotor je najbolj primeren za velike modele. Zmaj s štirimi, šestimi ali osmimi kraki dobro vzleti in se dobro drži na višini. Rotor je narejen tako.
Navzkrižno zlepite dve borovi ali bambusovi letvi in ju oblepite s whatmanom ali lipovim (brezovim) furnirjem. V sredino rotorja na obeh straneh prilepite podložko iz tanke vezane plošče, furnirja ali celuloida in izvrtajte skoznjo luknjo za os.
Druga možnost. Ta rotor spominja na otroško vetrnico. Dobro je za majhnega lahkega zmaja.
Takšen rotor je sestavljen iz tankih bambusovih letvic (prerez 3x3 v sredini in 1,5x1,5 mm na koncih), svilenega ali časopisnega papirja, dveh podložk (furnir, celuloid) in močne niti. Letvice zlepite skupaj, kot je prikazano na sliki, in njihove konce z nitmi povlecite na dno rezil.
Kača ali vetrnica?
Med opazovanjem leta topniške granate je Gustav Magnus odkril nenavaden pojav: ko je pihal bočni veter, je granata odstopala od cilja navzgor ali navzdol. Pojavila se je domneva, da tega brez aerodinamičnih sil ni mogoče izvesti. Toda katere? Niti sam Magnus niti drugi fiziki tega niso mogli razložiti in morda zato Magnusov učinek dolgo časa ni našel praktične uporabe. Nogometaši so prvi našli njegovo uporabo, čeprav za obstoj tega učinka niso vedeli. Verjetno vsak fant ve, kaj je "suh list", in je slišal za mojstre tega udarca: Salnikov, Lobanovsky in drugi.
Danes je fizika Magnusovega učinka razložena preprosto (o tem glej "Mladi tehnik", 1977, št. 7). Zdaj obstaja celo celoten neodvisen podrazred zmajev, katerih princip letenja temelji na Magnusovem učinku. Eden izmed njih je pred vami (slika 6 na strani 8). Njegov avtor je ameriški izumitelj Joy Edwards, ki nekoliko spominja na vetrnico. Med letom se telo zmaja, tako kot topniška granata, ki jo je opazil nemški fizik, vrti okoli svoje osi. Hkrati krilne lopatice pretvarjajo pritisk vetra v dvižno silo, stabilnost zmajev pa se ohranja zaradi simetričnega oblikovanega telesa in okrogle kobilice.
Tako je oblikovana kača. Osrednja palica pravokotnega prereza, okrogla kobilica in krila tvorijo precej močno telo, ki se vrti na dveh oseh, pritrjenih na koncih palice. Ušesa in uzde povezujejo telo s tirnico. Poudariti je treba, da so tovrstni zmaji skoraj nedotaknjeno področje inventivne ustvarjalnosti.
Zdaj poskusite narediti model, ki ga je izumil Američan S. Albertson (slika na strani 11). Načelo delovanja Magnusove kače (kot avtor imenuje svoj model) je jasno razvidno iz slike.
Polcilindri, nameščeni na letvicah in zaprti na koncih z diski, se vrtijo okoli svojih osi pod pritiskom vhodnega zračnega toka. Če na te osi zataknete uzdo in jih privežete na tirnico, bo naprava zlahka vzletela.
Zmaj sestavljajo okvir z osmi, dva polcilindra, štirje poldiski in uzda. Ogrodje je sestavljeno iz štirih vzdolžnih in dveh prečnih letvic (bor, bambus). Začni s tem.
Letvice zlepite skupaj, spoje pa tesno ovijte z nitjo in lepilom. Konce osrednjih vzdolžnih letev upognite na spajkalnik, kot je prikazano na sliki, zlepite in zavežite z nitmi. Nato nanje pritrdimo žične osi (pritrditev je enaka kot pri helikopterskem zmaju). Vezi uzde na iste osi.
Polvalje upognemo iz whatmana in jih prilepimo na vzdolžne letvice okvirja. Na koncu namestite kobilice na okvir. (Vsaka je sestavljena iz dveh polkostov.) Z notranje strani jih prilepimo na prečne letvice tako, da so letvice na zunanji strani.
Torej ste zgradili in spuščali Magnusove zmaje. kaj sledi Poskusite eksperimentirati s tem letalom. Na primer, povečajte velikost polovičnih valjev in telesa zmaja. Ali pa naredite letečo girlando iz več zmajev (glejte sliko). Testirajte model. Sporočite nam rezultate poskusa.
V. ZAVOROTOV, inženir, A. VIKTORČIK, inženir, mojster športa ZSSR
Sl. N. KIRSANOV in V. SKUMPE
Starost: 13 let
Kraj študija: MBOU "Šola-gimnazija št. 10" poimenovana po. E.K. Pokrovsky, Simferopol, Republika Krim, Ruska federacija
Vodja: Roman Vitalievich Krivoshchekov, metodolog oddelka za fiziko in matematiko PDO GBOU DO Republike Krim MAN "Iskatel", Simferopol
Zgodovinsko raziskovalno delo na temo:
Zmaji: zabava za otroke ali praktična aeronavtika?
Načrtujte
1 Uvod
2 Zgodovina nastanka in uporabe zmajev
3 Zakaj in kako zmaj leti?
4 vrste zmajev
6 Seznam uporabljene literature
Uvod
Mnogi starši se ob nakupu zmaja za svojega otroka sploh ne zavedajo, da je izdelovanje in spuščanje zmajev po eni strani otroška zabava, ki pritegne ljudi vseh starosti, po drugi strani pa hobi, ki spodbuja razvoj opazovanja, iznajdljivosti in ustvarjalnega potenciala. In na prvi pogled tako preprosta in običajna igrača za nas ni tako preprosta, kot se morda zdi.
Namen dela- proučevanje zmaja kot letala, določitev področij uporabe, oblikovanje in letenje z zmajem.
Naloge:- preučevanje zgodovine zmajev;
Ugotovite vrste in področja njihove uporabe;
Ugotovite, zakaj in kako zmaj leti;
Oblikujte zmaja in ga preizkusite.
Zgodovina nastanka in uporabe zmajev
Zgodovina zmajev sega v starodavno Kitajsko in sega vsaj 2000 let nazaj. Zgodovina izvora zmaja temelji predvsem na tradicijah in legendah, ker materiali, iz katerih so bili zmaji izdelani (les, papir, blago, listje in veje dreves), so se dokaj hitro uničili. Najstarejše arheološke najdbe segajo približno 200 let nazaj.
Kače so bile zgrajene v obliki metuljev, ptic, rib, hroščev, ki so bili pobarvani v svetle barve. Najpogostejša je bila zmajeva kača, ki je bila videti kot polkrokodil – polkača.
Kasneje so zmaje začeli izdelovati v obliki ravnih okvirjev, prekritih s papirjem ali blagom. Niso bile več podobne pravljični kači, a ime se je ohranilo do danes.
Od samega začetka svojega obstoja se je zmaj uporabljal na treh glavnih področjih - vojaških operacijah, obredih in vsakdanjem življenju. Uporaba zmaja v vojaške namene je bila omejena predvsem na merjenje razdalje do sovražnih objektov in ustrahovanje sovražnikov. V zgodovini Rusije obstajajo tudi sklicevanja na zmaje: leta 906, med zavzetjem Konstantinopla, je princ Oleg ukazal izdelati veliko zmajev v obliki konjenikov in pešcev, da bi vlil grozo v branilce mesta: nenadoma so videli, da se nanje z neba ruske vojske spušča nešteto stvari.
Zmaje so uporabljali tudi v obredih. Verjeli so, da če se nekoliko približate nebu, kjer živijo bogovi, in pritegnete njihovo pozornost s svojim svetlim videzom, obstaja večja možnost, da pritegnete pozornost bogov na molitve ljudi. Tako so na primer s spuščanjem zmaja odganjali zle duhove in varovali pred zlimi silami, boleznimi ter prosili za bogato letino.
V Aziji so zmaje uporabljali tudi za lovljenje rib, odganjanje ptic pred pridelki, za dvigovanje gradbenega materiala na vrh zgradb in seveda kot igrače.
Tudi to otroško igračo so znanstveniki vzeli pod drobnogled. Slavni fizik, matematik in astronom Leonhard Euler je zapisal: »Zmaj, otroška igrača, ki so jo odrasli zanemarjali, bo nekoč predmet poglobljenih raziskav.« In ni se zmotil. Leta 1749 je škotski astronom A. Wilson dvignil termometer na kačo, da bi izmeril temperaturo zraka na nadmorski višini. Slavni ameriški znanstvenik B. Franklin je z zmaji izvedel raziskavo o atmosferski elektriki in dokazal, da strela med nevihto ni nič drugega kot električna razelektritev ogromne sile. Ko je Franklin na podlagi teh študij odkril električno naravo strele, je izumil strelovod.
Veliki ruski znanstvenik Mihail Lomonosov je prav tako zgradil zmaje za preučevanje elektrike v ozračju. 26. junija 1753 je Lomonosov "s pomočjo zmaja izvlekel strelo iz oblakov." V nevihto je spustil zmaja in vzdolž vrvice, ki je bila uporabljena kot prevodnik, sprostil razelektritev statične elektrike. Ti poskusi so ga skoraj stali življenja, toda njegov sledilec, akademik Richman, je bil ubit zaradi praznjenja elektrike.
V 19. stoletju so zmaje množično uporabljali tudi za meteorološka opazovanja. V začetku 20. stoletja so zmaji prispevali k nastanku radia. A.S. Popov je s kačami dvignil antene na veliko višino. Pomembno je omeniti uporabo zmajev pri razvoju zgodnjih letal. Zlasti A.F. Mozhaisky je pred začetkom gradnje svojega letala izvedel vrsto testov z zmaji. Na podlagi rezultatov teh testiranj so bile izbrane dimenzije letala, ki naj bi mu zagotavljale zadostno vzgonsko silo.
Praktične zmogljivosti zmaja so pritegnile pozornost vojske. Leta 1848 je K.I. Konstantinov je razvil sistem za reševanje ladij v stiski ob obali z uporabo zmajev. Med prvo svetovno vojno so čete iz različnih držav uporabljale zmaje za dvigovanje opazovalcev, ki so opazovali topniški ogenj in izvidovanje sovražnikovih položajev. Zmaji so bili uporabljeni tudi na frontah Velike domovinske vojne. Na primer, naši vojaki so z njihovo pomočjo trosili letake.
V povojnih letih so zmaji postali razburljiva dejavnost za šolarje. A ob tem se pogosto uporabljajo tudi na področju meteorologije za raziskovanje in opazovanje nižjih plasti ozračja. Škatlasti zmaji dvigujejo instrumente, ki beležijo temperaturo, tlak, zračno vlago in smer vetra na višini. Na daljni Antarktiki so naši znanstveniki na široko uporabljali kače za preučevanje ozračja do nadmorske višine približno 1000 m.
Dandanes zmaji niso pozabljeni, živijo polno, aktivno življenje. Zmaji pomagajo meteorologom pri preučevanju zgornje atmosfere. Na kačo lahko pritrdite ne le barometer in termometer, temveč tudi foto in video opremo, nato pa pridobljene podatke uporabite za topografske zemljevide. Uporaba zmaja za takšne namene je veliko bolj donosna, preprostejša in cenejša od uporabe težke letalne opreme. Tudi radioamaterji, tako kot pred 100 leti, za sprejem stabilnega signala še vedno uporabljajo zmaja.
Tudi zmaj ima svoj praznik. Vsako leto drugo nedeljo v oktobru po vsem svetu praznujemo svetovni dan zmajev.
Zakaj in kako leti zmaj?
Zmaj spada med letala, težja od zraka. Zakaj se kača dvigne in kaj jo obdrži na vrhu? Glavni pogoj za to je gibanje zraka glede na zmaja. Hitrost in smer vetra se nenehno spreminjata. Ne le gore, tudi hiše, mostovi, zgradbe in drevesa odbijajo veter na površini zemlje od vodoravne smeri. Kako torej zmaj leti? Poenostavljena risba bo pomagala odgovoriti na to vprašanje. Naj črta AB predstavlja rez ravnega zmaja in naj bo kot proti prihajajočemu vetru. Razmislimo, kakšne sile delujejo na kače med letom. Med vzletom gosta gmota zraka preprečuje premikanje zmaja, torej nanj nekoliko pritiska. Označimo tlačno silo F1. Zdaj pa sestavimo paralelogram sil in razčlenimo silo F1 na dve komponenti - F2 in F3. Sila F2 potiska zmaja k nam, kar pomeni, da z dvigovanjem zmanjšuje svojo začetno vodoravno hitrost. Zato je odporna sila. Druga sila F3 vleče zmaje navzgor, to je dvižna sila.
Z dvigovanjem zmajev v zrak umetno povečamo silo pritiska F1 na površino zmaja. Toda sila F1, kot že vemo, je razdeljena na dve komponenti: F2 in F3. Masa modela je konstantna, delovanje sile F2 pa preprečuje držalo. To pomeni, da se dvižna sila poveča – zmaj vzleti. Znano je, da se hitrost vetra povečuje z višino, kajti višje kot ste od tal, manj je predmetov, ki bi ovirali njegovo gibanje. Zato se pri spuščanju trudijo zmaja dvigniti na višino, kjer bi ga veter podpiral.
Vrste zmajev
Vse zmaje lahko razdelimo v dve glavni skupini: nekontrolirane in nadzorovane.
Med neobvladljive zmaje spadajo znani zmaji, ki so, ko so dvignjeni v nebo, tam približno na isti točki in na gibanje katerih lahko vplivamo le z dotekajočim zračnim tokom.
Najenostavnejše neobvladljive kače so ravne. Predniki vseh zmajev, imajo ravno ogrodje. Stabilizacija je dosežena zaradi oblike zmaja, zračnih tokov v jadru in repov. Primeri vključujejo ruskega zmaja, indijskega zmaja, zvezdnega zmaja in delta wing zmaja.
Ukrivljeni zmaji imajo v svoji zasnovi prečni zavoj, ki jim omogoča, da so bolj stabilni kot ravni zmaji, kar odpravlja potrebo po repu za stabilizacijo, s čimer se izboljša obseg vetra zmaja. Upogibanje v konstrukciji se doseže bodisi s posebej ukrivljenim veznim elementom bodisi z vlečenjem prečnih elementov okvirja kot lok.
Ko smo se seznanili z zasnovami ravnih zmajev, smo ugotovili, da niti dolžina niti širina večine ravnih zmajev ne presegata 1 m. Za odgovor na to vprašanje moramo upoštevati dva pomembna parametra: vzgon in moč zmaja. Težko je izdelati ravnega zmaja z velikim razponom kril, ne da bi bistveno povečali trdnost njegovih elementov. Toda povečanje trdnosti vodi do povečanja širine in debeline strukturnih elementov okvirja, kar vpliva na maso zmaja. Maso je nemogoče povečevati v nedogled, pride trenutek, ko dvižna sila ne zadošča več za vzlet zmaja. Izumitelji so poskušali zaobiti to protislovje. Tako so se pojavili zmaji v obliki škatle, katerih moč je veliko večja od moči ravnih zmajev.
Škatlaste kače. Zmaji te skupine imajo prostorski okvir, so resnično tridimenzionalni, zaradi okvirja pa se stabilnost še poveča, povečanje delovnih ravnin pa povzroči povečanje dvižne sile. Vsi dobro poznamo takšne zmaje, poimenovane po svojih oblikovalcih, kot sta Haragrav kite in Potterjev zmaj.
Netrdne kače. To je hibridna skupina zmajev, katere glavna razlika je v tem, da obliko prevzame vhodni zračni tok. Hkrati zasnova še vedno uporablja ločene toge in poltoge okvirne elemente.
Kače brez okvirja. Oblika, ki jo sprejme zrak, ki prodira v notranjost zmaja, in popolna odsotnost okvirja kot takega sta značilni značilnosti te skupine. Glavne prednosti so popolna svoboda pri velikosti in obliki kajta ter majhna teža.
Nadzorovani zmaji vključujejo zmaje, katerih let je mogoče nadzorovati s prisotnostjo dveh ali več vrvi.
Dvovrstični. Letala, tako imenovani športni ali akrobatski zmaji, so običajno trikotne (deltaste) oblike z dvema linijama, po eno v vsaki roki. Zaradi vrvic je mogoče nadzorovati smer letenja tega zmaja. Poleg tega je zmaj zaradi svoje zasnove sposoben manevrirati ne le v dveh ravninah glede na pilota, ampak tudi v tretji ravnini.
Štirivrstični. Štiri vrvice, pritrjene na dva ročaja, vam omogočajo popoln nadzor nad napadnim kotom teh zmajev. Pod nadzorom pilota lahko zmaj leti v katero koli smer, se vrti in ustavi na kateri koli točki v vetrovnem oknu.
Brez okvirja. V tej kategoriji krmiljenih zmajev so zmaji, ki so namenjeni za vleko; lahko so dvo- ali štirivrstni. Jadro dobi svojo obliko tako zaradi prihajajočega toka kot zaradi okvirja, ki ga tvori stisnjen zrak. Glavni namen je vleka osebe.
Ogledali smo si glavne vrste zmajev, vendar obstajajo zmaji, ki se od njih razlikujejo po zasnovi in uporabljenih materialih. Poglejmo jih nekaj.
Kače po principu WUA. Znano je, da se vozila z zračno blazino (AHV) dvignejo zaradi razlike v tlaku: tlak pod dnom je vedno večji kot na vrhu. In stabilnost naprave ustvarja posebna naprava, ki enakomerno porazdeli pretok plina vzdolž celotnega oboda. Po tem principu lahko letijo tudi kače.
Zmaj je padalo. Zračni tok zadene rahlo nagnjeno kupolo padala in ga dvigne. Za stabilizacijo leta je na padalo zmaja pritrjen rep, na sredini pod kupolo pa je pritrjena teleskopska cev. Služi kot togi okvir in kot regulator položaja težišča modela.
Kačji disk. Oblika takšnega zmaja daje dobro stabilnost v letu. Model je zelo podoben dvema nizkima stožcema, zloženima skupaj. Zasnovo dopolnjujejo kobilica, majhna utež, ki premakne težišče navzdol in tako poveča stabilnost aparata, ter luknja v spodnjem delu ohišja. Ta luknja vam omogoča, da uporabite razlike v tlaku, ki nastanejo ob močnih sunkih vetra.
Vetrnica kače. Spinerji, ki se vrtijo pod vplivom prihajajočega zračnega toka, ne ustvarjajo le površine, ki igra enako vlogo kot ravnina škatlastega ali ravnega zmaja, temveč tudi zaradi vpadnega kota ustvarjajo dodatno dvižno silo. . To omogoča, ob drugih enakih pogojih, izdelavo manjših zmajev.
Kačji helikopter. V mestu je težko najti veliko odprto površino, kjer lahko prosto tekaš naokoli s kajtom. Helikopter zmaj ne potrebuje veliko prostora za izstrelitev, slabo vreme pa mu ni ovira.
Kače z difuzorji. Odločili smo se, da izdelamo in preizkusimo ta tip zmaja. Zasnova takšnega zmaja je zelo preprosta. Dve letvi sta na sredini križno pritrjeni, na robovih pa zvezani z močno nitjo. Zmaj je prevlečen z vetrovno dežno tkanino, na katero je pritrjen difuzor iz enake tkanine (slika 1). Na šolskem stadionu smo spuščali zmaja. (fotografija 2). Zrak, ki se skozi difuzor giblje z vedno večjo hitrostjo, poveča hitrost zmaja in, kar je še pomembneje, mu daje dodatno stabilnost v letu (foto 3,4,5).
fotografija 1 
fotografija 2
fotografija 3 
fotografija 4 
fotografija 5
Sklepi
Na podlagi svoje raziskave sem prišel do naslednjih ugotovitev:
1 Zmaj ima dolgo zgodovino. Zgrajeni so bili iz različnih materialov in različno oblikovani.
2 Uporaba in uporaba zmaja je bila zelo raznolika: v vojaških operacijah, obredih, vsakdanjem življenju, pa tudi za preučevanje fizikalnih pojavov. In seveda, vedno so ga uporabljali kot otroško igračo.
3 Dandanes se zmaj ne uporablja v obrambne namene in njegova vloga v znanstvenih raziskavah ni zelo pomembna, vendar ljudem, ki jih zanima aeronavtika, pomaga razumeti osnovne principe letenja vseh letal.
Zato lahko z gotovostjo trdimo, da je taka otroška zabava, kot je zmaj, predvsem primer praktične aeronavtike.
Seznam uporabljene literature
- www.kite.ru/news/kitestaff/the-kite-story.php
Ermakov A.M. Najenostavnejši letalski modeli: knjiga za učence od 5. do 8. razreda. - M .: Izobraževanje, 1984. - 160 str .: ilustr.
Zavorotov V.A. Od ideje do modela: Knjiga za učence 4.-8. razreda, Prosveščenie, 1988. - 160 str.: ilustr. - (Naredi sam).
Perelman Ya.I. Zabavna fizika. Knjiga prva.: Nauka, 1976. - 224 str.: ilustr.
prokite.ru/kites/tipyi-vozdushnyih-zmeev/
O. BULANOVA
Zmaje so izumili na Kitajskem, še preden so zgodovinarji začeli pisati svoje kronike. Kitajci so prve zmaje začeli izdelovati iz bambusovih in rastlinskih listov. Po izumu svile leta 2600 pr. Kitajci so začeli izdelovati zmaje iz bambusa in svile.
Kitajski rokopisi pripovedujejo o zmajih v obliki ptic, rib, metuljev, hroščev in človeških figur, ki so bile naslikane v najsvetlejših barvah.
Najpogostejša vrsta kitajske kače je bil zmaj, fantastična krilata kača. Ogromen zmaj, dvignjen v zrak, je bil simbol nadnaravnih moči.
V kitajski folklori je veliko zgodb o spuščanju zmajev tako za zabavo kot za posel. Najpogosteje so jih uporabljali v vojaške namene. Poleg tega so Kitajci uporabljali zmaje za merjenje razdalje med svojo vojsko in zidovi sovražnikovega gradu.
Pravijo, da je poveljnik Han Xin, ki je poskušal rešiti cesarja, izstrelil zmaja iz svojega tabora in z uporabo dolžine vrvi določil natančno razdaljo do zidu oblegane prestolnice, zaradi česar je lahko ustvaril tunel.
Prav tako so s pomočjo zmajev v nebo dvignili tabornike in opazovalce.
Obstaja legenda, da je leta 202 pr. General Huang Teng in njegova vojska so bili obkroženi z nasprotniki in grozilo jim je popolno uničenje. Pravijo, da je naključni sunek vetra generalu odpihnil klobuk z glave, nato pa se mu je porodila ideja, da bi ustvaril veliko število zmajev, opremljenih z zvočnimi napravami.
Po kitajskih kronikah jih je kitajski cesar Liu Bang, oblegan v svoji prestolnici, izstrelil nad taborišče upornikov. Kače, opremljene s piščalkami, ki naj bi bile ponoči nevidne, so oddajale strašne zvoke in demoralizirale sovražne vojake.
V gluhi noči so ti zmaji leteli naravnost nad glavami sovražne vojske, ki je, ko je zaslišala skrivnostno tuljenje na nebu, panično pobegnila.
Vendar so v jugovzhodni Aziji in na Novi Zelandiji napravo, ki lahko lebdi v zraku, očitno izumili neodvisno od Kitajske. Narejen je bil iz palmovih listov in se je uporabljal za ribolov, obešanje trnkov na nit, ki lebdi nad vodo. Poleg tega so ga kmetje uporabljali kot vrtno strašilo.
Ne smemo pozabiti na verski pomen zmajev: v večini kultur Daljnega vzhoda je nit, ki sega v nebo, služila kot simbol povezave z bogovi zraka in dušami prednikov. Na Tajskem je bil zasnovan za odganjanje monsunskega deževja.
V 7. stoletju Zmaj je poletel na Japonsko. Morda so jih v državo prinesli budistični misijonarji v starih časih, okoli 618-907.
Na Japonskem so zmaji postali priljubljeni; začeli so jim dajati obliko žerjava, ribe in želve. Zmaji so se začeli pojavljati v obliki pisano poslikanih platen.
Na starodavnih japonskih risbah lahko najdete tudi podobe zmajev, ki so se po obliki bistveno razlikovali od kitajskih.
Zmaji so v tej državi služili kot povezovalni člen med človekom in bogovi. Zmaje so spuščali, da bi odganjali zle sile, varovali pred nesrečo ter zagotavljali dobro letino in zdravje.
Zgodb o tem, kako so te naprave v zrak dvigovale "krekerje", gradbeni material in celo ljudi, je zelo veliko. Na primer, samuraj Tamemoto in njegov sin sta bila izgnana na otok Hachijo. Ta japonski Daedalus je zgradil velikanskega zmaja, na katerem je njegov sin uspel odleteti z otoka.
Zgodba je navidezno pravljična, vendar so zgodovinsko potrjene kače "Van-Van" z razponom kril 24 m in dolžino repa 146 m.
V Indiji so borbe z zmaji postale priljubljene; med praznikom Makar Sankranti še vedno pritegnejo ogromne množice gledalcev.
Zmaji so postali razširjeni v Koreji. Sprva je bila njihova uporaba zgolj verske narave, nato pa je spuščanje zmajev postalo fascinantna oblika dejavnosti in spektakla.
V Maleziji so bili priljubljeni tudi zmaji. Tipičen malajski zmaj ima obliko ukrivljenega, simetričnega trikotnika. Njegov okvir je sestavljen iz treh sekajočih se palic, prevleka je iz grobe tkanine.
V Evropi so seveda imeli tudi predstavo o dvižni sili vetra. Zagotovo se je grškim mornarjem večkrat utrgalo jadro in zaplapolalo po zraku, rimskim neumnim pa je sunek odpihnil klobuk in je poletel na vrvici.
Za izdelavo zmaja ni potrebna posebna iznajdljivost. In vendar ostaja dejstvo: edina stvar, ki si jo je izmislil Zahod, je »zmaj« (grška beseda za kačo).
Torej od približno leta 100 n. imenovan prapor rimske konjenice v obliki sodobne mreže za metulje, le da je daljši. »Zmaj« se je vihal z vetrom (lokostrelcem je kazal smer), se zvijal in s piščaljo strašil sovražnika. Tekoči valjasti rep vetrokaze, izdelan iz blaga, ki se je zvijal kot telo zmaja, je jezdecem vlival samozavest in ustvarjal grozeč videz, ki je vlival strah v sovražnike.
Lokostrelcem so vetrovke nakazovale tudi smer in moč vetra. Toda kratka gred ni nit, ki gre navzgor. V primerjavi z orientalskimi mojstrovinami je treba idejo o "zmaju" šteti za zelo vsakdanjo.
Na splošno se po evropskih tradicijah izum zmajev pripisuje grškemu matematiku Arcitasu iz Tarenta, ki je okoli leta 400 pr. zasnoval leseno ptico na podlagi raziskav ptičjega leta. Menijo, da ga je navdihnil pogled na kitajskega ptičjega zmaja.
Zanimivi so starodavni zapisi o prvi praktični uporabi zmajev; eden od njih pravi, da je v 9. st. Bizantinci naj bi na zmaja dvignili bojevnika, ki je z višine vrgel zažigalne snovi v sovražnikov tabor.
Leta 906 je kijevski knez Oleg med zavzetjem Konstantinopla uporabil zmaje. Kronika pravi, da so se v zraku nad sovražnikom pojavili »konji in ljudje iz papirja, oboroženi in pozlačeni«.
In leta 1066 je William Osvajalec uporabil zmaje za vojaško signalizacijo med osvajanjem Anglije. Toda na žalost ni ohranjenih podatkov o obliki starodavnih evropskih zmajev, njihovih strukturnih in letalnih lastnostih.
Nemirni Marco Polo, ki se je leta 1295 vrnil s Kitajske, je svoje rojake seznanil z dvigajočim se zmajem. Igrača mi je bila všeč, vendar ni postala priljubljena. Prva (nedokončana) evropska risba zmaja tipa "Tajska kobra" sega v leto 1326.
Leta 1405 se je pojavil prvi pravilen opis zmaja - v razpravi o vojaški tehnologiji. In na sliki iz leta 1618, ki prikazuje življenje v nizozemskem mestu Middelburg, vidimo dečke, ki spuščajo zmaje danes poznane diamantne oblike.
Toda šele v 17. stoletju. zmaji so postali običajni v Evropi. V začetku 18. stol. konjiček spuščanje zmajev je bil že takrat izjemno priljubljen. Zmaji so bili uporabljeni v očarljivih spektaklih in raznih predstavah, ne le kot neškodljiva igrača za otroke.
Tako v Evropi ta predmet ni pridobil ne mističnega ne verskega pomena. Sem pa pridobil znanstveno znanje, čeprav ne takoj. Leta 1749 je škotski meteorolog Alexander Wilson dvignil termometer na višino 3000 čevljev.
Tri leta pozneje je Benjamin Franklin v Filadelfiji izvedel znameniti eksperiment z elektriko: med nevihto je spustil zmaja, na katerega je bil pritrjen kos žice. Vse je bilo takoj mokro od dežja. Rezultat: kovinski ključ v Franklinovih rokah se je lesketal. Potem ko je Franklin s pomočjo zmaja odkril električno naravo strele, je izumil strelovod.
Z zmaji sta preučevala atmosfersko elektriko veliki ruski znanstvenik Mihail Lomonosov in angleški fizik Isaac Newton.
Newton je, ko je bil še šolar, izvedel več tako rekoč nezabeleženih poskusov glede najbolj ekonomične oblike zmaja.
Leta 1826 je George Pocock patentiral voz, ki ga poganja zmaj: dosegal je hitrosti do 30 km/h, Pocock pa je strašil kmete, ko se je po obrobju Bristola vozil z vozom brez konj.
Leta 1847, ko so prečkali Niagarske slapove, so prvo vrv vrgli z brega na breg (250 m) z zmajem.
Pojavile so se številne druge ideje: na primer z zmaji rešiti ljudi s potapljajoče se ladje. Raziskovalci so naredili veliko poskusov, povezanih z dvigovanjem vseh vrst bremen, pa tudi ljudi. Od leta 1894 se zmaji sistematično uporabljajo za preučevanje zgornje atmosfere.
Avstralski znanstvenik Lawrence Hargrave je v 90. letih bistveno izboljšal zmaja. XIX stoletje Leta 1893 je Hargrave ustvaril zmaja v obliki škatle brez dna. To je bila prva temeljna izboljšava oblikovanja od antičnih časov.
Hargrave's flying boxes niso bili le velik zagon za razvoj "kačjega" posla, ampak so nedvomno pomagali tudi pri oblikovanju prvega letala.
Toda kmalu se je začela doba letal in kače so bile pozabljene. Čeprav so jih uporabljali med obema svetovnima vojnama – na podmornicah za izboljšanje vidljivosti in v reševalnih kompletih pilotov za dvig radijske antene.
Zmaja so pogosto uporabljali v meteoroloških observatorijih v Nemčiji, Franciji in na Japonskem. 3may se je povzpel na zelo veliko višino.
Tako so na primer na observatoriju Linderberg (Nemčija) dosegli dvig zmaja več kot 7000 m.
Prva radijska komunikacija preko Atlantskega oceana je bila vzpostavljena z uporabo škatlastega zmaja. Italijanski inženir G. Marconi je leta 1901 na otoku New Foundlain izstrelil velikega zmaja, ki je letel na žici, ki je služila kot sprejemna antena.
V začetku 20. stol. Delo na kačah je nadaljeval stotnik francoske vojske Sacconey. Ustvaril je še naprednejši dizajn zmaja, ki je eden najboljših do danes.
Novo življenje zmaja se je začelo v 50. letih prejšnjega stoletja, ko je Francis Rogallo izumil dizajn brez prečk – veter ga je držal razprtega v zraku. Prav jadralno padalo je zabrisalo mejo med padalom, zmajem in zmajem.
Mestna vladna ustanova, oddelek za izobraževanje uprave mestnega okrožja Neftekamsk, Republika Baškortostan
Občinski izobraževalni proračunski zavod
srednja šola št.8
mestno okrožje mesta Neftekamsk
Republika Baškortostan
Zgodovinsko raziskovalno delo
"Zmaj:
otroška igra ali praktična aeronavtika?
Izpolnil: Vinokurov Anton 7A razred
MOBU srednja šola št. 8
Vodja: Nasipova G.U.
učiteljica fizike.
Neftekamsk, 2014
Vsebina
Uvod …………………………………………………………………… .3-5
Zgodovina zmaja ………………………………………………. .6-8
Razvrstitev (vrste) zmajev ………………………… …9-15
16-19
Zaključek …………………………………………………………………..20
Reference …………………………………………………………21
Uvod
Že od zgodnjega otroštva vemo, kaj je zmaj: kako ga upravljati in kako ga upravljati. Navajeni smo njene oblike in barvitosti, a ste se kdaj vprašali, kdaj in zakaj so bile kače izumljene? Za kaj so jih uporabljali in zakaj letijo? Ali ste vedeli, da zmaju brez pretiravanja lahko rečemo temeljni princip vseh letalnih strojev in da aerodinamika letalskega krila temelji na aerodinamiki zmaja? Glavna značilnost kajta je njegova preprostost. Enostaven za izdelavo in uporabo, a kakšne izkušnje dobi otrok z igro z zmajem! Tudi zanimanje za kače ne upada s človekovo starostjo. V mnogih letih, odkar so se pojavili prvi zmaji, so ti dobili novo podobo in zdaj se je pojavila nova generacija zmajev - zmaji. Kitesurfing in kitesurfing sta že dolgo priljubljena med ljubitelji ekstremnih športov.
Zmaji - to je cel svet z različnimi vidiki, svet ustvarjalnosti, svet znanosti, svet umetnosti. Vsi že od zgodnjega otroštva vedo, kaj je to
zmaj: kako ga upravljati in kako ga upravljati. Njihova oblika in barva sta neverjetni, a ste se kdaj vprašali, kdaj in zakaj so bile kače izumljene? Ob preučevanju zgodovine zmajev izvemo, da so zmaje uporabljali v znanstvenih raziskavah, v meteorologiji za preučevanje zgornjih plasti atmosfere in aerofotografiranje, za spuščanje bremen. Zmaji imajo aktivno vlogo v letalskem modelarstvu, signalizaciji, in sicer v orientacijskem teku, zabavnih in športnih igrah.
Nemško podjetje SkySails je zmaje uporabilo kot dodaten vir energije za tovorne ladje in ga prvič preizkusilo januarja 2008 na MS BelugaSkysails. Testi na tej 55-metrski ladji so pokazali, da se pod ugodnimi pogoji poraba goriva zmanjša za 30 %.
Brez pretiravanja lahko zmaja imenujemo temeljni princip vseh letečih strojev.
Tema mojega dela je "Letenje z zmaji: otroška zabava ali praktična aeronavtika?"
Kaj je aeronavtika? Aeronavtika (aeronavtika) je ime veščine dviganja v zrak s pomočjo znanih naprav in gibanja v določeni smeri.
Relevantnost moje izbrane teme je očitna. Po eni strani je to otroška zabava, ki zahteva veliko domišljije in pomaga širiti obzorja. Po drugi strani pa oblikovanje in spuščanje zmajev za ljudi, ki na to ne gledajo kot na razburljivo dejavnost, omogoča razumevanje osnovnih principov letenja vseh letal skupaj. Preučite zakone fizike in aerodinamike ter njihovo praktično uporabo.
Prve omembe zmajev segajo v 2. stoletje pred našim štetjem, na Kitajskem (tako imenovani zmajev zmaj).
Dolgo časa kače niso našle praktične uporabe. Od druge polovice 18. stol. začenjajo se široko uporabljati v znanstvenih raziskavah atmosfere. Leta 1749 je A. Wilson z zmajem izmeril temperaturo zraka na višini. Leta 1752 je B. Franklin izvedel eksperiment, v katerem je s pomočjo zmaja odkril električno naravo strele in nato na podlagi dobljenih rezultatov izumil strelovod. M.V. Lomonosov je izvajal podobne poskuse in neodvisno od Franklina prišel do enakih rezultatov.
Raziskovalna tema : Spuščanje zmajev: otroška igra ali praktična aeronavtika?
Namen študije : Prepoznajte dejavnike, ki vplivajo na zagon in let zmaja.
Predmet študija : Model zmaja, teren in vremenske razmere, ki vplivajo na let zmaja.
Predmet raziskave : Kakovostne značilnosti letenja zmaja.
Raziskovalna hipoteza : Z uporabo improviziranih sredstev lahko ustvarite letala, težja od zraka.
Naloge:
Preučevanje zgodovine zmajev;
Upoštevanje vrst zmajev;
Študij principov letenja z zmajem.
Raziskovalne metode : delo z znanstveno literaturo, internetnimi viri, izbor ilustrativnega gradiva, njegovo oblikovanje, raziskovanje, izvedba testnih letov z modeli zmajev.
Zgodovina zmaja
Zmaji so med najstarejšimi letečimi napravami, težjimi od zraka, ki so jih izumili ljudje. Nemogoče je z gotovostjo trditi, kdo in kdaj je izumil zmaje in kdaj so se prvič dvignili v zrak. Starogrški viri trdijo, da se je to zgodilo v 4. stoletju pred našim štetjem in da čast njihovega izuma pripada Arhitu iz Tarenta. Toda ena stvar je zagotovo znana - v 4. stoletju pred našim štetjem so bili zmaji razširjeni na Kitajskem. Menijo, da so bili prvi kitajski zmaji narejeni iz lesa. Zgrajene so bile v obliki rib, ptic, hroščev in pobarvane v različne barve. Najpogostejša figura je bila kača – zmaj. Verjetno je od tod tudi ime "kite".
Hitro so se razširili po vsej vzhodni Aziji. Začeli so jih uporabljati za reševanje vojaških problemov. Obstaja legenda, da so leta 202 pr. n. št. generala Huang Tenga in njegovo vojsko obkolili nasprotniki in jim je grozilo popolno uničenje. Pravijo, da je naključni sunek vetra generalu odpihnil klobuk z glave, nato pa se mu je porodila ideja, da bi ustvaril veliko število zmajev, opremljenih z ropotuljami in cevmi. Sovražnik je med tuljenjem in oglušujočim trkom prestrašen bežal z bojišča. Zanimivi so starodavni zapisi o prvi praktični uporabi zmajev. Eden od njih pravi, da je v 9. st. Bizantinci naj bi na zmaja dvignili bojevnika, ki je z višine vrgel zažigalne snovi v sovražnikov tabor. Tudi leta 559 je bil v kraljestvu Severni Wei dokumentiran moški, ki je spuščal zmaja.
V Rusiji leta 906 je princ Oleg med obleganjem Konstantinopla uporabil zmaja za ustrahovanje sovražnika. In leta 1066 je William Osvajalec uporabil zmaje za vojaško signalizacijo med osvajanjem Anglije. Toda na žalost ni ohranjenih podatkov o obliki starodavnih evropskih zmajev, njihovih strukturnih in letalnih lastnostih. Evropski znanstveniki so dolgo časa podcenjevali pomen zmaja za znanost. Šele od sredine 18. stol. Zmaj se začne uporabljati v znanstvenem delu. Leta 1749 je A. Wilson (Anglija) z zmajem dvignil termometer za določitev temperature zraka na višini. Leta 1752 je fizik W. Franklin uporabil zmaja za preučevanje strele. Potem ko je Franklin s pomočjo zmaja odkril električno naravo strele, je izumil strelovod.
Z zmaji sta proučevala atmosfersko elektriko veliki ruski znanstvenik M. V. Lomonosov in angleški fizik I. Newton. Leta 1804 je Sir J. Keil zahvaljujoč zmaju uspel oblikovati osnovne zakone aerodinamike. Prvi polet z zmajem s posadko se je zgodil leta 1825. To je storil angleški znanstvenik D. Pocock, ki je svojo hčerko Martho dvignil na kačo na višino nekaj deset metrov. Leta 1873 je A.F. Mozhaisky se je povzpel na zmaja, ki so ga vlekli trije konji. Od leta 1894 se zmaji sistematično uporabljajo za preučevanje zgornje atmosfere. Leta 1895 so pri Washingtonskem meteorološkem uradu ustanovili prvo postajo za kače. Leta 1896 je bil na observatoriju v Bostonu dosežena višina dviga zmaja 2000 m, leta 1900 pa je bil zmaj dvignjen na višino 4600 m. Leta 1897 se je v Rusiji začelo delo z zmaji. Izvajali so jih na magnetnem meteorološkem observatoriju Pavlovsk, kjer so leta 1902 odprli poseben oddelek za kače.
Zmaja so pogosto uporabljali v meteoroloških observatorijih v Nemčiji, Franciji in na Japonskem. 3may se je povzpel na zelo veliko višino. Na observatoriju Linderberg (Nemčija) so z zmajem v obliki škatle dosegli prvo radijsko zvezo preko Atlantskega oceana. Italijanski inženir G. Marconi je leta 1901 na otoku New Founden spustil velikega zmaja, ki je letel na žici, ki je služila kot sprejemna antena. Leta 1902 so bili na križarki »poročnik Iljin« izvedeni uspešni poskusi dvigovanja opazovalca na višino do 300 metrov s pomočjo vlaka zmajev. V tem primeru so bile uporabljene kače v obliki škatle, katerih zasnovo je razvil L. Hargrav leta 1892. V letih 1905-1910 je bila ruska vojska oborožena z zmajem izvirne zasnove, ki ga je ustvaril Sergej Uljanin. Celi vodi kačjih navtov so bili del kopenskih in mornariških enot, vključno s črnomorsko floto. Med prvo svetovno vojno so čete različnih držav in zlasti Nemčije uporabljale privezane balone za opazovalnice, katerih višina dviga je bila odvisna od bitke. pogojih dosegli 2000 m. Omogočili so opazovanje sovražnikovega položaja globoko na fronti in usmerjanje topniškega ognja prek telefonskih zvez. Ko je veter postal premočan, so namesto balonov uporabili škatlaste zmaje. Glede na moč vetra je bil vlak sestavljen iz 5-10 velikih zmajev v obliki škatle, ki so bili na dolgih žicah pritrjeni na jeklenico na določeni razdalji drug od drugega. Na kabel je bila privezana košara za opazovalca. V močnem, a dokaj enakomernem vetru se je opazovalec v košu dvignil na višino do 800 m. Prednost tega načina opazovanja je bila, da se je lahko približal sovražnikovim naprednim položajem. Zmajev ni bilo tako enostavno streljati kot balonov na vroč zrak, ki so bili zelo velika tarča. Poleg tega je okvara posameznega zmaja vplivala na višino dviga opazovalca, ni pa povzročila njegovega padca.
Med prvo svetovno vojno so zmaje uporabljali tudi za zaščito pomembnih vojaških objektov pred napadi sovražnih letal z izgradnjo ovir iz majhnih privezanih balonov in zmajev, ki so se dvigali do višine 3000 m so bili ustvarjeni za letala sovražnik je v veliki nevarnosti.
Dandanes je izdelava zmajev vznemirljiva dejavnost; ustvarjanje in letenje z njimi ni izgubilo in ne bo izgubilo svojega pomena. Teoretična misel izumiteljev v mnogih državah poraja vedno več novih zasnov zmajev: ravnih in škatlastih. Napihljive in rotacijske. Med zmaji, ki jih boste srečali, si nista enaka - vsi se med seboj razlikujejo po videzu, zmogljivosti letenja ali tehnologiji izdelave.
Razvrstitev zmajev
Razvrstitev zmajev ni natančno definirana. Zmaji so lahko veliki ali manj veliki. Obstaja zelo veliko različnih oblik zmajev. Starodavne kače so izdelovali iz lesenih okvirjev in listov svile ali papirja, napetih čeznje. Skoraj vsi sodobni zmaji so izdelani iz plastike iz ogljikovih vlaken in sintetičnih tkanin.
Ploščati zmaji se glede na aerodinamično zasnovo delijo na dve vrsti:
Flat - ravni zmaji. Najstarejša oblika letenja zmaja. In najbolj preprosta. Figurativno so ravna plošča pravokotne ali katere koli druge oblike (zvezda, trikotnik v obliki projekcije ptice itd.), Na katero je z uzdo privezan oprijem.
Bowed je kategorija zmajev, ki so s tal zelo podobni ravnim zmajem. Vendar pa je ta tip zmaja nadaljnji razvoj ravnih zmajev v smislu stabilnosti. Da bi zagotovili stabilnost, imajo te kače zavoj ali pregib v vzdolžni osi, ki tako rekoč dvigne konce krila in ustvari krilo v obliki črke V. Ta rešitev zagotavlja precejšnjo mejo stabilnosti. William Eddy je leta 1900 patentiral ta dizajn zmaja.
Po obliki: ploščate kače v tlorisu je mogoče izdelati v najrazličnejših oblikah, od kvadratnih do umetnikove domišljije. Razmislimo o glavnih:
Pravokotni zmaj je najpogostejši učbeniški primer zmaja, vendar ni zelo stabilen v primerjavi s svojimi večjimi sorodniki. Kača ima tri trakove: dva služita kot diagonali ("križ"), tretji pa je na vrhu in pritrdi diagonale. Vzdolž obrisa bodočega zmaja se potegne močna nit, ki povezuje vse vogale, in nalepi pokrov iz papirja ali blaga. Zmaj mora biti opremljen z dolgim in precej težkim repom, ki mu zagotavlja stabilnost med letom. Kače podobnega dizajna so bile pogoste na Japonskem; slike zmajev so bile nanesene na pravokotno platno.
Diamant (ukrivljeni diamant) –v obliki diamantakača. Okvir je izdelan v obliki sekajočih se letvic. Spada v kategorijo nagnjenih. Obstaja veliko shem za izdelavo konkavnega zmaja, na primer uporaba sredinske prečke, kjer prečke potekajo pod kotom, ali vlečenje vrvice na prečko, kar daje prečki upognjeno kot lok. Z veliko obliko V takšen zmaj ne potrebuje repa, vendar z znatnim povečanjem oblike V zmaj izgubi dvižno silo. Uzda je največkrat privezana na vzdolžno tirnico na dveh mestih.
Delta (delta, upognjena delta) je kača, tlorisno podobna deltastemu krilu. Okvir je nekoliko bolj zapleten, saj zahteva vsaj tri letvice, ki so togo pritrjene v obliki trikotnika (dve konzolni in ena prečna). Posebnost zasnove je, da med letom pritisk vetra upogne konzolne letvice in zmaj dobi obliko V. Dodatno stabilnost daje tudi kupolasta struktura obloge. Poleg tega, močnejši ko piha veter, bolj stabilen se obnaša zmaj. To obliko so dobili modeli športno vodenih zmajev. Možnost nadzora je dosežena z uporabo dvoslojne sheme. Pilot drži obe tirnici v rokah. S spreminjanjem napetosti tirnic se doseže nadzorovan let.
Rokkaku - Ta šesterokotna japonska kača (od tod tudi njeno ime) izvira iz osrednje japonske regije Niigata na obali Japonskega morja. Ima sredinsko tirnico in dve prečni. Prečnim letvicam je dana ukrivljena oblika (skrivljena oblika), zaradi česar so kače tipa rokkaku zelo stabilne tudi brez repov. To je zelo pogosta oblika zmaja, saj jo je enostavno narediti.
Bermuda (Bermuda) - zmaj je običajno šesterokotne oblike, lahko pa ima obliko osmerokotnika in celo bolj večplastno figuro. Zasnova je sestavljena iz več ravnih letev, ki se križajo v sredini. Vzdolž oboda letvic je raztegnjena tetiva, ki strukturi daje togost. Jadro je že napeto med letvicami in tetivo. Zelo pogosto je vsaka stran zmaja izdelana v različnih barvah, da dobimo bolj pestro barvo. Potreben je dolg rep. Kača ima isto ime kot otok, kamor so jih tradicionalno pripeljali na veliko noč kot simbol Kristusovega vnebohoda.
Škatlasti zmaji
Škatlaste kače so se pojavile kot posledica razvoja ravnih kač. Ljudje so opazili, da navpične površine močno vplivajo na stabilnost leta zmaja. Tako se je pojavil prvi zmaj v obliki škatle. Škatlaste kače na splošno ne potrebujejo repa.
Rombasti zmaj je najpreprostejši zmaj škatlaste oblike, ni zapletene konstrukcije, je stabilen v letu in enostaven za izstrelitev. Temelji na štirih
vzdolžne letvice (spar). Med njimi sta vstavljena dva križa, ki sta sestavljena iz dveh distančnih letvic. Prevleka za zmaja je izdelana iz dveh trakov papirja ali umetne tkanine. Tako nastaneta dve škatli - spredaj in zadaj. Ta dizajn zmaja je izumil avstralski raziskovalec Lawrence Hargrave leta 1893, ko je poskušal zgraditi letalo s posadko.
Potter's je zmaj v obliki škatle, ki ima posebne lopute za povečanje dvižne sile. Sestavljen je iz štirih vzdolžnih letvic (spar) in štirih parnih prečnih letvic-križcev, dveh škatel in dveh loput.
Zmaji brez okvirja
Kače brez okvirja so kače, ki nimajo trdih delov. Z napihovanjem zaradi prihajajočega zračnega toka dobi obliko kače. Od tod dve prednosti teh zmajev - verjetnost zloma ob padcu je nična in kompaktnost med transportom. Druga prednost vam omogoča izdelavo zmajev zelo velikih velikosti.
Sled (sani) je zmaj z netrdim okvirjem. Med letom njegova lupina ohranja svojo obliko zaradi vetra, kot da bi bila napihnjena. Uporabljeni sta le dve vzdolžni letvici, všiti v školjko, ki pa med seboj nista povezani. Te letvice ohranjajo obliko lupine in preprečujejo njeno zmečkanje. Ta vrsta zmajev se v sunkovitem vetru obnaša precej muhasto. Za stabilen let zmaj potrebuje dolg rep. Prednosti takega zmaja so enostavna izdelava in kompaktnost med transportom, saj ga je mogoče zviti v cev brez potrebe po montaži in demontaži.
Folija za sani je nadaljnji razvoj zmaja prejšnjega modela. V tej zasnovi sploh ni togih elementov. Togost kupole dajejo cilindri, ki jih napihne prihajajoči zračni tok. Pritisk, ki nastane v cilindrih, ki se zožujejo proti zadnjemu robu zmaja, je povsem dovolj, da je kupola med letom zravnana. Vendar pa ima zmaj takšne zasnove tudi slabosti, na primer kupola se lahko zlahka zmečka, ko veter popusti in to privede do padca zmaja, tudi če se veter spet dvigne, se kupola ne more več sama poravnati. Ima tudi določene težave pri zagonu. Toda nesporna prednost dejstva, da kač ni mogoče zlomiti, je temu dizajnu omogočila nadaljnji razvoj.
Super Sled folija je še en razvoj "sani". Zaradi treh napihljivih delov je ta zmaj bolj odporen proti zrušitvi. Prav tako vam omogoča, da naredite tega zmaja velike velikosti in pridobite velik oprijem. Lahko se uporablja za dvigovanje predmetov, vključno s kamero.
FlowForm je zelo pogost dizajn zmaja, saj je eden najbolj stabilnih enoliničnih zmajev brez okvirja. S pravilnim treningom lahko v enakomernem vetru leti brez repa. Pri močnem in sunkovitem vetru pa je vseeno priporočljiva uporaba repa. Izdelane so lahko v resnično ogromnih velikostih, najpogostejša pa je površina 3 kvadratnih metrov. Izdelujejo se tudi z velikim številom sekcij, šest, osem in celo več.
Zmaj Nasa Para Wing je plod raziskave ameriške Nacionalne vesoljske agencije, ki je na dan prinesla precej zanimive enoslojne zmaje brez okvirja. Razvoj je potekal v iskanju optimalnih sistemov za izstrelitev vesoljskih plovil. Kot »stranski proizvod« zmaja izdelujejo ljudje po vsem svetu. Številne izvirne rešitve omogočajo enostavno izdelavo tega modela. Nekatere modele je mogoče nadzorovati. Kljub številnim prednostim (majhna poraba materiala, velik potisk itd.) imajo ti zmaji pomembno pomanjkljivost - relativno nizko aerodinamično kakovost, ki pa se vztrajno povečuje zaradi nadaljnjega izboljševanja zasnove zmaja.
Parafoil je poseben podrazred zmajev brez okvirja. Ta vrsta zmaja je izdelana iz zrakotesne tkanine z zaprtimi notranjimi prostori in odprtino za dovod zraka, ki je obrnjena proti prihajajočemu toku. Zrak, ki prodre v odprtino za dovod zraka, ustvari nadtlak v zaprtem prostoru zmaja in zmaja napihne kot balon. Je pa zasnova zmaja takšna, da zmaj, ko je napihnjen, prevzame določeno aerodinamično obliko, ki je sposobna ustvariti dvižno silo zmaja. Obstaja veliko vrst zmajev – parafoilov: enolinijski, dvolinijski, štirilinijski. Dvolinijski zmaji so predvsem akrobatski zmaji oziroma zmaji s površino do 3 m2. Štirilinijski zmaji so zmaji z dokaj veliko površino od 4 m2, ki se uporabljajo v športu kot motorna sila (kajtanje). Enočrtne kače so za zabavo, na voljo so v različnih dizajnih in oblikah in lahko celo prikazujejo vse vrste predmetov in živali.
Napihljivi - še en zanimiv model je poskus združevanja prednosti parafolilov in okvirnih modelov. Obstaja tudi školjka, vendar se zdaj ne napihuje z vetrom, temveč s pomočjo tlačilke na tleh (kot gumijasti obroči). Tudi zmaj nima ogrodja, ampak ima zaradi prevelikega pritiska znotraj lupine že na tleh letečo obliko. Ponovno po analogiji z napihljivim obročem - zmaj ob padcu ne potone v vodo, zato se uporablja pri kajtanju pri vožnji po vodni gladini.
Zakaj spuščajo zmaji?
Sposobnost zmajev, da ostanejo v zraku in dvigujejo bremena, je razloženo z dejstvom, da imajo dvižno silo. Naj podamo naslednjo izkušnjo. Če roko s ploščo (kosom kartona ali vezanega lesa) potisnete skozi okno premikajočega se avtobusa ali vagona in jo postavite navpično, boste občutili, da vašo roko z neko silo odnese nazaj. Ta sila nastane, ker tok zraka teče na ploščo in nanjo pritiska. Ta pritisk bo večji, če se poveča velikost plošče ali hitrost gibanja; Pri veliki hitrosti je lahko ta sila tako velika, da bo iztegovanje roke nevarno. Silo pritiska na protitočno ploščo lahko večkrat zmanjšamo, če ploščo postavimo z robom proti toku zraka. Če je plošča postavljena pod rahlim kotom, se bo roka začela nagibati ne le nazaj, ampak tudi navzgor. Kot glede na zračni tok se imenuje vpadni kot (običajno označen z α - alfa). Kače letijo pod povprečnim vpadnim kotom 10-20°.
Zakaj torej zmaj leti?
Na zmaja delujejo štiri sile: upor, vzgon, gravitacija in vzgon. A B α F 2 F 3 F 1 (glej sliko).
Premica AB na poenostavljeni risbi predstavlja prerez ravnega zmaja. Predpostavimo, da naš namišljeni zmaj leti od desne proti levi pod kotom α - alfa glede na obzorje ali prihajajoči tok vetra. Razmislimo, kakšne sile delujejo na zmaja med letom.
Gosta masa zraka ovira gibanje zmaja med vzletom, z drugimi besedami, nanj izvaja določen pritisk, označimo ga s F1. Zdaj pa sestavimo tako imenovani paralelogram sil in razčlenimo silo F1 na dve komponenti - F2 in F3. Sila F2 potiska zmaja stran od nas, kar pomeni, da z dvigovanjem zmanjšuje svojo začetno vodoravno hitrost. Zato je odporna sila. Druga sila (F3) nosi zmaja navzgor, zato temu rečemo dvigovanje. Ugotovili smo, da na zmaja delujeta dve sili: sila upora F2 in sila vzgona F3.
Z dvigom zmaja v zrak (vlečenjem za tirnico) umetno povečamo silo pritiska na površino zmaja, to je silo F1. In hitreje kot tečemo, bolj se ta sila povečuje. Sila F1 pa je, kot smo ugotovili, razčlenjena na dve komponenti: F2 in F3. Teža zmaja je konstantna, vendar delovanje sile F2 preprečuje oprijem, dvižna sila se poveča - zmaj vzleti.
Hitrost vetra narašča z višino, zato zmaja pri spuščanju skušajo dvigniti na takšno višino, da bi veter na eni točki podprl model. V letu je zmaj vedno pod določenim kotom glede na smer vetra.
Sila upora nastane zaradi gibanja zraka, ki teče okoli zmaja.
Dvig je del upora, ki se spremeni v silo navzgor.
Sila privlačnosti je posledica teže zmaja in deluje na točki, imenovani težišče.
Gonilno silo zmaju posreduje rešilna vrv, ki deluje kot motor. Zmaj bo poletel, če se linije delovanja vseh teh sil sekajo v težišču. V nasprotnem primeru bo let zmaja nestabilen. Za izpolnitev teh zahtev mora biti površina zmaja nagnjena proti vetru pod pravilnim kotom. Vzdolžna stabilnost zmaja je zagotovljena z repom ali obliko aerodinamične površine, prečna stabilnost pa z ravninami kobilice, nameščenimi vzporedno s tirnico, ali z ukrivljenostjo in simetrijo aerodinamične površine. Pri izdelavi zmajev teh dejavnikov ne smemo pozabiti. Stabilnost leta zmaja je odvisna tudi od položaja težišča zmaja. Rep premakne težišče zmaja navzdol in upočasni nihanje zmaja, če je veter sunkovit ali neenakomeren.
Izračunajmo dvižno silo zmaja po formuli:
Fh=K*S*V*N*cos(a),kje
K=0,096 (koeficient),
S - nosilna površina (m2),
V - hitrost vetra (m/s),
N - koeficient normalnega tlaka (glej tabelo)
Hitrost vetra, V, m/s 1 2 4 6 7 8 9 10 12 15
Normalni tlačni koeficient N, kg/m2
0,14 0,54 2,17 4,87 6,64 8,67 10,97 13,54 19,5 30,47
a je naklonski kot.
Primer.
Začetni podatki:
S=0,5 m2;
V=6 m/s,
a=45°.
n=4,87 kg/m2. (glej tabelo)
Če nadomestimo vrednosti v formulo, dobimo:
Fз=0,096*0,5*6*4,87*0,707=1 kg.
Izračun je pokazal, da se bo ta zmaj dvignil navzgor le, če njegova teža ne bo presegla 1 kg. Dvižno silo smo izračunali v starem sistemu enot (kg*s, kilogram-sila), in ne v sistemu SI (N, Newton). Dejstvo je, da v vsakdanjem življenju silo lažje ocenimo v kilogramih kot v newtonih, tj. vemo, koliko truda moramo vložiti, da dvignemo vrečo s 5 kg krompirja. Enako je z zmaji. Po pravici povedano prevedimo kilogram-silo v sistem SI: 1 kg*s = 9,81 N. Vendar ni vse tako preprosto, kot je videti navzven. Zelo težko je vedeti hitrost vetra, tudi če spuščate zmaja, medtem ko v rokah držite anemometer, rezultati ne bodo resnični. Hitrost vetra se spreminja z višino. In kot naklona se med letom nekoliko spremeni. Samo praksa vam bo pomagala spuščati zmaja.
Tako lahko po upoštevanju osnovnih principov letenja z zmajem mirno rečemo, da je zmaj, ki je enostavnejši za načrtovanje in upravljanje, prototip bolj zapletenega letala.
Mnogi oblikovalci, ki so se prej zanimali za izdelavo zmajev, so prešli na delo na letalih. Toda njihove izkušnje pri gradnji zmajev niso minile brez sledu. Vsekakor je imel pomembno vlogo v zgodovini letalstva v prvi fazi razvoja letal.
ZAKLJUČEK
Ob upoštevanju zgodovine zmaja, preučevanju glavnih vrst in zasnove ter izvedbi primerjalne analize sem prišel do naslednjega zaključka.
Danes je spuščanje zmajev otroška igra, ki zahteva veliko domišljije in pomaga širiti obzorja. V procesu izbire vrste in oblike zmaja se razvijajo oblikovalska nagnjenja, oblikovalec ima priložnost za umetniško izražanje v procesu izumljanja emblemov in drugih okrasnih elementov, zato je let zmaja vedno vznemirljiv spektakel.
Za druge je to razburljiv šport. Po vsem svetu nastajajo klubi in skupnosti, ki združujejo ljubitelje zmajev – tako oblikovalce kot tiste, ki jih preprosto spuščajo. Eden od znanih je KONE - Kite Club of New England, ki je del Kite Flying Association of America. Nekateri menijo, da je spuščanje zmajev dobra tradicija, na primer na Japonskem.
V tujini so zmaji izjemno priljubljeni med otroki in mladino. Posebej priljubljeni so na Kubi, Fr. Bali. Pogosto lahko vidite, kako se otroci tudi na plaži ne ločijo od svoje najljubše zabave - zmaji najrazličnejših oblik in najsvetlejših barv lebdijo v zraku nad morjem znanstveni pomen. Ker se je z razvojem letalstva njihova vloga na teh področjih zmanjšala.
Oblikovanje in spuščanje zmajev za ljudi, ki na to ne gledajo kot na zabavo, pomaga razumeti osnovne principe letenja vseh letal skupaj. Izdelovanje zmajev je postalo eden od sklopov začetnega letalskega usposabljanja šolarjev, zmaji pa so postali poleg modelov letal in jadralnih letal tudi popolna letala, saj omogočajo preučevanje zakonov fizike, aerodinamike in njihove praktične uporabe.
Ta pristop k zmajem je začetni korak za otroke, ki nameravajo svoje življenje v prihodnosti povezati z oblikovanjem ali delovanjem letal. Brez poznavanja izračunov, brez upoštevanja značilnosti nižjih plasti ozračja, smeri vetra itd. ne upravljajte niti z zmajem niti z modelom jadralnega letala ali letala
Literatura
1. Ermakov A.M. Najenostavnejši modeli letal: knjiga. Za učence 5-8 razreda. povpr. šola M .: Izobraževanje, 1989, - 144 str.
2. Enciklopedija domačih izdelkov. – M.:AST – PRESS, 2002. – 352.: ilustr. – (Naredi sam).
3. Rozhov V.S. Letalski modelarski krožek. Za vodje klubov v šolah in izvenšolskih ustanovah M.: Prosveshchenie, 1986.-144p.
4. Ermakov A. M. "Najenostavnejši modeli letal", 1989
5. "Izbirni predmet fizike" - M: Izobraževanje, 1998.
6. A.A.Pinsky, V.G.Razumovsky "Fizika in astronomija" - Razsvetljenje, 1997.
7. Enciklopedija za otroke. Zvezek 14. Tehnologija. Pogl. izd. M.D. Aksenov. - M.:
Avanta+, 2004.
Internetni viri:
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