Дата: 2013-08-21
История происхождения, возникновения воздушного змея основывается, прежде всего, на преданиях, традициях и обычаях. Все дело в том, что материалы, применявшиеся при изготовлении воздушных змеев, не могли сохраняться продолжительное время. Дерево, бумага, ткань, листья и ветки растений и им подобные материалы разрушаются довольно быстро, тем более что никто не сохранял специально для потомков своих воздушных змеев. Поэтому древние легенды – наш основной источник данных.
Итак, вспомним, что в каждой сказке есть доля истины, поставим в угол зарождающийся скептицизм и перейдем непосредственно к истории воздушного змея.
Вероятнее всего, появление воздушного змея произошло одновременно в Китае и Малайзии. Именно в Китае самой популярной фигурой для такого предмета была змея с головой дракона, видимо, поэтому мы несколько тысячелетий сохраняем это название. После этого с буддийскими паломниками воздушный змей проник в Японию, а оттуда с японскими торговцами и путешественниками распространился по всем странам Тихого океана.
Возникновение идеи летающей конструкции, несомненно, основано, как и большинство великих открытий, на подсмотренных у природы фактах и явлениях. Наиболее популярной является история о работающем в поле китайском крестьянине, у которого ветер сорвал с головы широкополую шляпу. В последний момент крестьянин успел ухватиться за тесьму, привязанную к шляпе, и пока не кончился порыв ветра, эта шляпа парила в воздухе, изо всех сил пытаясь вырваться в небеса, словно птица.
Я, конечно, не cчитаю, что этот крестьянин вообще задумался об этом, а тем более пошел тут же мастерить летающую шляпу, но это вообще не важно, на самом-то деле. История знает немало примеров успешного использования естественных природных действий на благо человечества - это и принцип бумеранга, и изобретение колеса и многого другого. Никто уже не знает, как именно это произошло, и кто конкретно до этого задумался – значение изобретения и его популярность поглотила важность персон и обстоятельств. Так что у крестьянина ли сорвало ветром шляпу или у очередного правителя очередной династии, и шляпу ли, а то может быть какой либо путешественник заметил огромную птицу, тянущую за веревку украденную на выпасе и привязанную к ней козу, которой почти удалось вырваться? Тут есть, где разгуляться фантазии…
С первых веков своей жизни воздушный змей применялся в трех основных направлениях – это военные действия, обряды и быт.
Применение воздушного змея в военных целях сводилось в первую очередь к измерению расстояния до вражеских объектов, поднятию в воздух разведчиков, устрашению врагов (крепили к воздушному змею различные звуковые устройства и запускали ночью в стан неприятеля, пролетавшие змеи издавали устрашающие протяжные звуки, деморализуя суеверных воинов – в 202 году до нашей эры так сделал генерал Хуан Тенг, изменив исход сражения в свою пользу).
В Юго-Восточной Азии и Новой Зеландии воздушных змеев делали из пальмовых листьев, их применяли для рыбной ловли, подвешивая приманку к пролетающему над водой змею. В качестве приманки использовали сплетенную паутину, которая волочась по водной поверхности, привлекала внимание рыб. Жертва, атакуя приманку, запутывалась в паутине и становилась добычей рыбака, находящегося в привязанной к змею лодке. Сельские труженики отпугивали воздушными змеями птиц с полей, используя их в качестве огородного, а точнее полевого пугала.
В Индии с древних времен и по настоящее время неизменной популярностью пользуются сражения воздушных змеев, собирая огромное количество зрителей на представление.
В разных уголках Азиатского региона существует великое множество легенд, мифов, сказок и былин, в которых воздушному змею отводилась весьма важная роль. Вот, например, история о самурае Тамемото, которого вместе с сыном сослали на остров Хатидзё. Тамемото не смирился с судьбой, и, сделав огромного воздушного змея, вызволил своего сына из заточения, отправив его на материк.
Однако, есть реальные доказательства существования гигантских воздушных змеев, например, японский Ван-Ван – размах крыльев 27 м, а длина хвоста 146м. весила такая махина около 2,5 тонн. Для запуска такого змея требовалось 200 человек, для леера брали корабельный якорный трос. Если во время запуска этого змея дул довольно сильный ветер, то человеческими силами опустить Ва-Ван на землю было невозможно, приходилось ждать ослабления ветра. Первые свидетельства о таких громадинах датируются 1692 годом в Японии.
К воздушным змеям прикрепляли бумажные фонарики, и даже фейерверки – выходило сказочное, фантастическое шоу. Ночью такой комплект выглядел особенно завораживающе.
Обряды – казалось, что немного приблизившись к небу, где жили боги и, привлекая их внимание своей яркой внешностью, было больше шансов обратить внимание небожителей на свои молитвы. Так, например, запуская змея, отпугивали нечисть и защищались от злых сил, болезней, просили богатый урожай. При рождении ребенка в Корее в небо запускали воздушного змея, который уносил с собой все беды и несчастья, которые явились в этот мир вместе с новорожденным.
Европейская жизнь воздушного змея в традиционном азиатском варианте началась в конце 13 века, после возвращения известного путешественника Марко Поло из своей экспедиции в Азию. В описании своего путешествия М.Поло подробно описал назначение и конструкцию китайских воздушных змеев.
Тем не менее, подобные конструкции существовали гораздо раньше – в Древней Греции и Древнем Риме. Причем даже существует гипотеза о том, что древнегреческий ученый Архитас, увидев китайского воздушного змея (как бы это могло быть? – я не нашел ни одного подтверждения) сконструировал деревянную птицу.
Древний Рим использовал силу ветра примерно также как и китайцы. В первых двух столетиях н.э. римские воины в качестве военных флагов использовали своеобразные тканевые воздушные змеи в виде различных животных с широко открытой пастью. Такие флаги укрепляли на высоких шестах, что бы были видны издалека. При этом они придавали уверенность своим воинам, устрашали врагов – развивающиеся яркие объемные туловища и хвосты животных грозили неприятелю неминуемым поражением. Кроме того флаг-флюгер показывал силу и направление ветра, помогая стрелкам корректировать свои действия.
В Европе воздушные змеи получили широкое распространение с 17 века, а набольшую популярность они получили с начала 18 века. И это спустя почти 500 лет после возвращения великого путешественника Марко Поло из Азии в конце 13 века.
Воздушного змея использовали в своих опытах М.В. Ломоносов, И. Ньютон, Л. Эйлер.
В 1752 году Бенджамин Франклин с помощью воздушного змея доказал электрическую природу молнии. Он запустил вовремя грозы змея, к лееру которого привязал железный ключ. Молния, попавшая в змея, сожгла его, но по промокшей веревке добралась до ключа и искрилась вокруг него некоторое время. Последствием этого опыта стало изобретение громоотвода.
Данные, полученные при изучении аэродинамики воздушного змея, являлись важным материалом для определения конструкции крыльев первых самолетов.
Использование воздушных змеев в военных целях продолжалось до начала 20 века и достигло пика в первую мировую войну. Воздушные змеи поднимали в воздух разведчиков, которые передавали на землю данные о локализации сил противника. Да что там, они могли быстро составить карту местности, и это значительно облегчало тактику военных действий. Воздушных змеев применяли для сброса на территории врага агитационных материалов, зажигательных бомб и даже лазутчиков. На большие воздушные змеи крепили стальные тросы и поднимали их на подходах к защищаемым объектам, такое заграждение представляло серьезное препятствие для вражеских летчиков.
После этого, примерно с 20-х годов 20 века, с началом бурного развития авиации, воздушные змеи постепенно сначала отошли на второй план, а потом и вовсе прекратили свои активные военные действия.
В Советском Союзе с 30-х годов прошлого века воздушные змеи с большим энтузиазмом использовались в активной жизни населения страны. Пионеры использовали змеев во время проведения военных игр в качестве сигнализации. Зимой можно было превратить воздушного змея в буксир, не забыв перед этим встать на лыжи или сесть на сани.
Воздушные змеи для различных целей составляли в целые «воздушные поезда» из нескольких, отличающихся по размеру змеев. Количество воздушных змеев в таком комплекте доходило до десятка. Это позволяло многократно увеличить мощность змея, увеличить его живучесть и функциональность при изменении погодных или других внешних факторов.
Изучение возможностей воздушного змея, разнообразие целей его применения дает возможность ученым и исследователям проводить опыты, приводящие к весьма неожиданным результатам.
Одним из самых ярких примеров может служить предположение американки Морин Клеммон о том, что египетские пирамиды строились с помощью тяговой силы воздушного змея. Эта женщина своим энтузиазмом вдохновила в 2001году исследовательскую группу из Калифорнийского технологического института во главе с профессором аэронавтики Мори Гариб провести реальные опыты поднятия тяжестей с помощью воздушного змея. Эксперимент увенчался успехом – им удалось приподнять и поставить в вертикальное положение лежащий на земле обелиск длиной 4,5 метра и весом около трех тонн. Положительный результат опыта, так же как и один из египетских барельефов, находящийся в каирском музее и изображающий большую птицеподобную фигуру, множество людей под ней и протянутые между ними веревки, дали основание руководителям этих экспериментов предложить свое видение процесса постройки египетских пирамид. Ничего не буду утверждать, тем более что разбирающиеся в египтологии граждане закидают меня тапками, но как версия эта гипотеза вполне имеет право на жизнь – да, с помощью воздушного змея возможно поднятие тяжестей любого объема на любую высоту. Результат при этом зависит лишь от размеров воздушного змея.
В настоящее время воздушные змеи не то, что бы просто не забыты, они живут полноценной, активной жизнью. Воздушные змеи помогают метеорологам в изучении верхних слоев атмосферы. На воздушных змеях можно укрепить не только термометр и барометр, но и фото- и видеоаппаратуру, впоследствии используя полученные данные для топографических карт. Использование воздушного змея в таких целях значительно выгодней, проще и дешевле, чем привлекать тяжелую летную технику. Изготовление и полеты воздушного змея – одно из любимых занятий сотен тысяч детей и взрослых, которые устраивают массовые демонстрации и соревнования полетов воздушных змеев в разных уголках мира. Радиолюбители как 100 лет назад, так и сейчас используют воздушного змея для получения устойчивого сигнала. При этом проволока, на которой крепится змей, исполняет роль мощной антенны. Такой способ использовал и А.С Попов в эпоху зарождения радио.
Развлечение – неотъемлемое назначение воздушного змея. Его можно запускать в небо и выписывать там фигуры высшего и не очень пилотажа, а можно использовать его в качестве буксира и с упоением кататься на лыжах по заснеженным равнинам или на водных досках по морским волнам. Такое удовольствие называется кайтсерфингом, и в настоящее время существуют целые компании, специализирующиеся на производстве оборудования для кайтсерфинга. А в сети интернет существует несколько десятков порталов, предлагающих свои услуги по обучению катанию под кайтом зимой и летом.
У воздушного змея есть свой праздник. Ежегодно во второе воскресение октября во всем мире празднуется Всемирный день воздушных змеев.
На этом все.
До следующих встреч на страницах сайта .
О.БУЛАНОВА
Воздушные змеи были изобретены в Китае еще до того, как историки начали писать свои хроники. Первые воздушные змеи китайцы начали делать из бамбука и листьев растений. После изобретения шелка в 2600 г. до н.э. китайцы стали делать воздушные змеи из бамбука и шелка.
В китайских рукописях рассказывается, о воздушных змеях в форме птиц, рыб, бабочек, жуков, человеческих фигур, которые раскрашивали в самые яркие цвета.
Наиболее распространенным типом китайского змея был дракон – фантастический крылатый змей. Огромный дракон, поднимаемый в воздух, являлся символом сверхъестественных сил.
В китайском фольклоре много историй о том, что воздушных змеев запускали как для удовольствия, так и для дела. Наиболее часто их применяли в военных целях. Кроме этого, китайцы использовали воздушных змеев для того, чтобы измерить расстояние между своей армией и стенами замка противника.
Рассказывают, что полководец Хань Синь, пытаясь вызволить императора, запустил змея из своего лагеря и по длине веревки определил точное расстояние до стены осажденной столицы, благодаря чему сумел устроить подкоп.
Еще при помощи змеев в небо поднимали разведчиков – наблюдателей.
Существует легенда о том, что в 202 г. до н.э. генерал Хуан Тенг и его армия были окружены противниками и им грозило полное уничтожение. Говорится, что случайный порыв ветра сорвал с головы генерала шляпу, и тогда к нему пришла идея создания большого количества воздушных змеев, снаряженных звуковыми устройствами.
Согласно китайским хроникам, осажденный в своей столице китайский император Лю Бан запускал их над лагерем мятежников. Якобы невидимые ночью, снабженные свистульками змеи издавали страшные звуки, деморализуя солдат противника.
Глубокой ночью эти воздушные змеи летали прямо над головами армии противников, которые, услышав загадочные завывания в небе, запаниковали и убежали.
Однако в Юго-Восточной Азии и Новой Зеландии умеющее парить в воздухе устройство, видимо, придумали независимо от Китая. Его сооружали из пальмовых листьев и использовали в рыбной ловле, подвешивая к парящей над водой нити крючки. Кроме того, он применялся крестьянами в качестве огородного пугала.
Не стоит забывать и о религиозном значении воздушных змеев: в большинстве культур Дальнего Востока уходящая в небо нить служила символом связи с богами воздуха и душами предков. В Таиланде она призвана была отгонять муссонные дожди.
В VII в. воздушный змей долетел до Японии. Возможно, они были принесены в страну Буддийскими миссионерами в давние времена, около 618-907 гг.
В Японии воздушные змеи приобрели популярность, ему стали придавать форму журавля, рыбы, черепахи. Стали появляться воздушные змеи в виде красочно раскрашенных полотен.
На древних японских рисунках также можно встретить изображение воздушных змеев, по форме значительно отличавшихся от китайских.
Воздушные змеи в этой стране служили как бы связующим звеном между человеком и богами. Змеев запускали для того, чтобы отпугнуть злые силы, защититься от несчастий, обеспечить хороший урожай и здоровье.
Рассказы о том, как эти устройства поднимали в воздух “шутихи”, строительные материалы и даже людей, весьма многочисленны. Например, самурай Тамемото был вместе с сыном сослан на остров Хатидзе. Этот японский Дедал соорудил гигантский воздушный змей, на котором его сын сумел улететь с острова.
Сюжет, видимо, сказочный, однако исторически засвидетельствованы змеи “Ван-Ван” с размахом крыльев 24 м и длиной хвоста 146 м. Такая махина весом под 3 тонны легко могла поднять в воздух человека.
В Индии популярность приобрели сражения змеев, они и сейчас во время праздника Макар Санкранти собирают огромные толпы зрителей.
Широкое распространение воздушные змеи получили в Корее. Вначале их применение носило чисто религиозный характер, а затем запуск змеев стал увлекательным видом занятий и зрелищ.
В Малайзии воздушные змеи тоже были популярны. Типичный малайский воздушный змей имеет форму криволинейного симметричного треугольника. Каркас его состоит из трех пересекающихся прутьев, обтяжка – из грубой ткани.
В Европе, разумеется, тоже имели представление о подъемной силе ветра. Наверняка у греческих моряков не раз срывало парус и он трепыхался в воздухе, а у римских простофиль порывом сносило шляпу, и она взмывала на тесемках.
Какой-то особенной изобретательности для создания воздушного змея не требуется. И все-таки факт остается фактом: единственное, до чего додумался Запад, это “дракон” (греческое слово, обозначавшее змею).
Так примерно с 100 г. н.э. именовали римское кавалерийское знамя в форме современного сачка для бабочек, только подлиннее. “Дракон” надувался от ветра (указывая лучникам его направление), извивался и пугал неприятеля свистом. Ниспадающий цилиндрический хвост флюгера из ткани, извивающейся как туловище дракона, придавал всадникам уверенности в себе и создавал угрожающий вид, который придавал страх врагу.
Также флюгера указывали стрельцам направление и силу ветра. Но короткое древко – это не уходящая ввысь нить. По сравнению с восточными шедеврами идею “дракона” следует считать весьма приземленной.
Вообще же, согласно европейским традициям, изобретение воздушных змеев приписывается греческому математику Аркитасу Тарентскому, который около 400 г. до н.э. сконструировал деревянную птицу, основываясь на исследования полетов птиц. Считается, что его воодушевил увиденный китайский воздушный змей – птица.
Любопытны старинные записи о первых практических применениях воздушных змеев, в одной из них говорится, что в IX в. византийцы якобы поднимали на воздушном змее воина, который с высоты бросал в неприятельский стан зажигательные вещества.
В 906 г. киевский князь Олег воспользовался воздушными змеями при взятии Царьграда. Летопись говорит, что над неприятелем в воздухе появились “кони и люди бумажны, вооружены и позлащены”.
А в 1066 г. Вильгельм Завоеватель использовал воздушные змеи для военной сигнализации при покорении Англии. Но, к сожалению, о форме древних европейских змеев, об их конструктивных и летных свойствах не сохранилось никаких данных.
С парящим змеем земляков познакомил вернувшийся из Китая в 1295 г. неугомонный Марко Поло. Игрушка понравилась, но популярной не стала. Первый (незаконченный) европейский рисунок змея типа “тайская кобра” датируется 1326 г.
В 1405 г. появляется первое верное описание воздушного змея – в трактате по военной технологии. А на картинке 1618 г., изображающей жизнь голландского Миддельбурга, мы видим мальчишек, запускающих змеев знакомой нам и сегодня ромбовидной формы.
Но только к XVII в. воздушные змеи стали обычным явлением в Европе. В начале XVIII в. увлечение запуском воздушных змеев было уже чрезвычайно популярно. Воздушные змеи использовались в завораживающих зрелищах и различных шоу, а не только как безобидная игрушка для детей.
Таким образом, в Европе этот предмет не приобрел ни мистического, ни религиозного значения. Зато приобрел научное, правда, не сразу. В 1749 г. шотландский метеоролог Александр Вильсон поднял на высоту 3000 футов градусник.
Тремя годами позже Бенджамен Франклин в Филадельфии поставил знаменитый эксперимент с электричеством: во время грозы он запустил змея с прикрепленным к нему куском проволоки. От дождя все сразу же намокло. Результат: металлический ключ в руках Франклина заискрил. Открыв при помощи змея электрическую природу молнии, Франклин изобрел молниеотвод.
Воздушные змеи применялись для изучения атмосферного электричества великим русским ученым Михаилом Ломоносовым и английским физиком Исааком Ньютоном.
Ньютон, когда он был еще школьником, провел несколько фактически незафиксированных экспериментов касательно наиболее экономной формы воздушного змея.
В 1826 г. Джордж Покок запатентовал тележку, приводимую в движение воздушным змеем: она развивала скорость до 30 км/ч, и Покок пугал крестьян, разъезжая по окрестностям Бристоля на повозке без лошадей.
В 1847 г., когда протягивали переправу над Ниагарским водопадом, первую веревку с берега на берег (250 м) перебросили с помощью воздушного змея.
Возникало много и других идей: например, использовать змеев для спасения людей с тонущего корабля. Исследователи делали множество экспериментов связанных с подъемом всяческих грузов, а также людей. Начиная с 1894 г., воздушный змей систематически применяется для изучения верхних слоев атмосферы.
Значительное усовершенствование змея произвел австралийский ученый Лоренс Харграв в 90-х гг. XIX в. В 1893 г. Харгрейв создал змея в виде коробки без дна. Это было первое принципиальное усовершенствование конструкции с древнейших времен.
Летающие коробки Харграва явились не только большим толчком для развития “змейкового” дела, но и, несомненно, помогли при конструировании первых самолетов.
Но вскоре началась эра аэропланов и о змеях забыли. Хотя во время обеих мировых войн их использовали – на подводных лодках для улучшения обзора и в спасательных наборах летчиков для поднятия антенны радиоприемника.
Широкое применение воздушный змей нашел в метеорологических обсерваториях Германии, Франции и Японии. 3мей поднимался на очень большую высоту.
Например, в обсерватории Линдерберга (Германия) добились подъема воздушного змея более чем на 7000 м.
Первая радиосвязь через Атлантический океан была налажена с помощью коробчатого воздушного змея. Итальянский инженер Г. Маркони запустил в 1901 г. на острове Нью- Фаундлен большой воздушный змей, который летал на проволоке, служившей приемной антенной.
В начале XX в. работу над змеями продолжил капитан французской армии Сакконей. Он создал еще более совершенную конструкцию воздушного змея, являющуюся одной из лучших и по настоящее время.
Новая жизнь воздушного змея началась в 50-х гг., когда Фрэнсис Рогалло изобрел конструкцию без перекладин – распростертой в воздухе ее держал ветер. Это был параплан, стирающий грань между парашютом, дельтапланом и воздушным змеем.
Воздушные змеи относятся к древнейшим летательным аппаратам. Первые документы о них встречаются еще за несколько веков до начала нового летосчисления. В китайских рукописях рассказывается, что воздушные змеи запускались во время народных праздников. Китайцы строили змеи в форме птиц, рыб, бабочек, жуков, человеческих фигур, которые раскрашивали в самые яркие цвета (рис. 1).
Наиболее распространенным типом китайского змея был дракон - фантастический крылатый змей. Огромный дракон, поднимаемый в воздух, являлся символом сверхъестественных сил. В ряде местностей Китая до недавнего времени сохранялись следы обычая массового запуска воздушных змеев в девятый день девятого месяца - день змея.
Летающий дракон конструктивно сложен. Два-три десятка легких бумажных конусов образовывали длинное круглое тело чудовища, живописно извивающегося в полете. Змей-дракон имел крупную голову с оскаленной пастью. Сквозь пасть ветер проникал в пустое туловище и, надувая его, поддерживал в воздухе. Иногда вместо конусов в конструкцию остова дракона входили постепенно уменьшающиеся круглые диски, которые были связаны между собой шнурами. Каждый диск пересекался тонкой бамбуковой планкой, на конце которой укреплялись большие перья (рис. 2).
Для усиления эффекта была придумана специальная "змеиная музыка", напоминающая завывание ветра в дымовой трубе. Приспособление, издающее эти звуки, изготовляли из сухих головок мака, в которые вставляли камышовые свирельки. К пасти дракона прикрепляли леер, а к хвостовой части - две длинные шелковые ленты, которые извивались в воздухе вместе со змеем.
Интересное зрелище представляли фонарики, изготовлявшиеся из тонкой цветной бумаги (рис. 3), и фейерверки (рис. 4), прикреплявшиеся к змеям.
Широкое распространение воздушные змеи получили в Корее. Вначале их применение носило чисто религиозный характер, а затем запуск змеев стал увлекательным видом занятий и зрелищ.
Японский змей "Керо"
На древних японских рисунках также можно встретить изображения воздушных змеев, по форме значительно отличавшихся от китайских (рис. 5).
Японские змеи: а - "бабочка"; б - "Ятсухана"; в - "Гонбо"; г - из округи Нагасаки; д - "Бозо"; е - "Ато"
Типичный малайский воздушный змей (рис. 6) имеет форму криволинейного симметричного треугольника. Каркас его состоит из трех пересекающихся прутьев, обтяжка - из грубой ткани.
Изобретение змея, независимо от существовавшего в странах Востока, европейские историки приписывают древнегреческому ученому Архиту Тарентскому (IV в. до н. э.).
Любопытны старинные записи о первых практических применениях воздушных змеев. В одной из них говорится, что в IX в. византийцы якобы поднимали на воздушном змее воина, который с высоты бросал в неприятельский стан зажигательные вещества. В 906 г. киевский князь Олег воспользовался воздушными змеями при взятии Царьграда. Летопись говорит, что над неприятелем в воздухе появились "кони и люди бумажны, вооружены и позлащены". А в 1066 г. Вильгельм Завоеватель использовал воздушные змеи для военной сигнализации при покорении Англии.
Но, к сожалению, о форме древних европейских змеев, об их конструктивных и летных свойствах не сохранилось никаких данных.
Змей "жалюзи" конструкции Ракка
Долгое время ученые Европы недооценивали значение воздушного змея для науки. Только с середины XVIII в. воздушный змей начинает применяться при научных работах. В 1749 г. А. Вильсоном (Англия) змей был использован для подъема термометра с целью определения температуры воздуха на высоте. В 1752 г. ученый-физик В. Франклин воспользовался воздушным змеем для исследования молний. Открыв при помощи змея электрическую природу молнии, Франклин изобрел молниеотвод.
Воздушные змеи применялись для изучения атмосферного электричества великим русским ученым М. В. Ломоносовым и английским физиком И. Ньютоном.
Змей начинает оказывать науке ценные услуги. Поэтому неудивительно, что в 1756 г. знаменитый математик Л. Эйлер написал следующие строки: "Воздушный змей, эта игрушка детей, презираемая учеными, может, однако, заставить глубоко над собой призадуматься".
Значительное усовершенствование змея произвел австралийский ученый Л. Харграв в 90-х гг. прошлого столетия. Воспользовавшись работами первого планериста, немецкого инженера О. Лилиенталя, Харграв впервые применил в качестве воздушного змея две сквозные коробки, соединенные друг с другом. Лилиенталь, конструируя свои планеры, заметил, что такие аппараты имеют хорошую устойчивость в воздухе. Харграв терпеливо искал выгодные пропорции своих коробок. В конце концов, появился первый коробчатый воздушный змей, уже не требующий хвоста для устойчивости в полете (рис. 7).
Летающие коробки Харграва явились не только большем толчком для развития змейкового дела, - но и, несомненно, помогли при конструировании первых самолетов. Это положение подтверждается сходством с двухкоробчатым воздушным змеем бипланов Вуазена, Сантос-Дюмана, Фармана и аппаратов других первых авиаконструкторов.
Первый подъем человека на коробчатых воздушных змеях был осуществлен также Харгравом. Пассажир был поднят на четырех змеях общей площадью 22 м 2 .
Бескаркасный "монах"
Начиная с 1894 г., воздушный змей систематически применяется для изучения верхних слоев атмосферы. В 1895 г. при Вашингтонском бюро погоды была организована первая змейковая станция. В 1896 г. в Бостонской обсерватории была достигнута высота подъема коробчатого змея, равная 2000 м, а в 1900 г. там же змей был поднят на высоту 4600 м.
В 1897 г. начаты работы с воздушными змеями и в России. Они велись в Павловской магнито-метеорологической обсерватории, где в 1902 г. было открыто специальное змейковое отделение.
Широкое применение воздушный змей нашел в метеорологических обсерваториях Германии, Франции и Японии. Змей (поднимался на очень большую высоту. Например, в обсерватории Линдерберга (Германия) добились подъема воздушного змея более чем на 7000 м. Первая радиосвязь через Атлантический океан была, налажена с помощью коробчатого воздушного змея. Итальянский инженер Г. Маркони запустил в 1901 г. на острове Нью-Фаундлен большой воздушный змей, который летал на проволоке, служившей приемной антенной.
Коробчатым змеем Харграва заинтересовалось английское военное ведомство. Лейтенант английской армии Коди видоизменил змей Харграва. Он увеличил его площадь путем добавления боковых крылышек, размещенных на всех углах коробок, усилил прочность конструкции и ввел совершенно новый принцип сборки и разборки змея. На таких змеях стали подниматься в воздух военные наблюдатели.
В начале XX в. работу над змеями Коди продолжил капитан французской армии Сакконей. Он создал еще более совершенную конструкцию воздушного змея, являющуюся одной из лучших и по настоящее время. Сакконей, пользуясь богатыми субсидиями военного ведомства, имел возможность широко поставить свои опыты. Он основательно разработал принцип буксирного подъема змеев: одна группа змеев поднимала в воздух основной леер (трос), другая - буксировала по тросу груз. Сакконей установил первые рекорды высоты и грузоподъемности воздушных змеев.
Работы Сакконея нашли своих продолжателей во многих армиях Европы. В России полковником Ульяниным был создан для армии специальный воздушный змей (рис. 8 и 9). Ценным и остроумным новшеством в змеях его конструкции были шарнирные крылья, автоматически увеличивающие площадь змея при ослабевании ветра. Кроме Ульянина, змеями увлекались Кузнецов, Прахов и др., создавшие удачные конструкции. Во время русско-японской войны 1904-1905 гг. в русской армии были специальные змейковые подразделения.
Параллельно с работами Коди в Европе, главным образом во Франции, проводили свои эксперименты и другие конструкторы. Из них следует упомянуть Плоттера, который изменил место крепления уздечки и создал змей с килевыми плоскостями, увеличивающими грузоподъемность.
Интересную конструкцию оригинального однокоробчатого змея предложил французский инженер Лекорню. Он создал змей, коробка которого напоминает пчелиные соты (рис. 10). Идею постройки своего змея Лекорню обосновал, наблюдая полет птиц. Если смотреть на летящую птицу, то можно заметить, что плоскости корпуса и крыльев образуют некоторый угол. Такой же установочный угол в 30° Лекорню сделал у горизонтальных плоскостей змея.
Во время первой мировой войны войска различных стран и особенно Германии применяли для наблюдательных постов привязные воздушные шары, высота подъема которых, в зависимости от условий боя, достигала 2000 м. Они давали возможность наблюдать расположение противника в глубь фронта и через телефонную связь направлять огонь артиллерии. Когда же ветер становился слишком сильным, вместо воздушных шаров применяли коробчатые змеи. В зависимости от силы ветра составлялся поезд из 5-10 больших коробчатых змеев, которые прикрепляли к тросу на определенном расстоянии друг от друга на длинных проволоках. К тросу привязывали корзину для наблюдателя. При сильном, но довольно равномерном ветре наблюдатель поднимался в корзине на высоту до 800 м.
Такой способ наблюдения имел то преимущество, что он позволял подойти ближе к передовым позициям противника. Воздушные змеи не так легко расстреливались, как воздушные шары, представлявшие собой очень большую мишень. Кроме того, выход из строя отдельного змея отражался на высоте подъема наблюдателя, но не вызывал его падения. Попадания же в шар одной зажигательной ракеты было достаточно для его гибели, так как он наполнялся легковоспламеняющимся водородом.
Змей "моноблок" конструкции Роша-Донзеля
Воздушные змеи во время первой мировой войны использовали также для защиты важных военных объектов от нападения самолетов противника путем устройства заграждений, состоявших из маленьких привязных воздушных шаров и воздушных змеев, поднимавшихся до высоты 3000 м. С шаров и змеев спускались проволочные тросы, которые создавали для самолета противника большую опасность. Германия применила такие заграждения для защиты верфи подводных лодок и ангаров в Бельгии.
Для змейковых заграждений ангаров у Брюсселя были изготовлены змеи больших размеров в виде привязных самолетов. Змеи копировали очертания самолетов различных конструкций (монопланов, бипланов) с целью ввести в заблуждение летчиков противника.
Весной 1915 г. в Германии произошел интересный случай, когда привязной самолет ввел в заблуждение не летчиков противника, а собственную зенитную батарею. Однажды рано утром в воздух был поднят привязной самолет-биплан. Вскоре после подъема он скрылся в облаках. Когда к полудню облака рассеялись, в их разрыве внезапно показался этот самолет. У немецких наблюдателей создалось впечатление, что облака неподвижны, а биплан летит с довольно большой скоростью. Вскоре он исчез в облаке с тем, чтобы тут же снова появиться в следующем разрыве. Посты воздушного наблюдения и связи сообщили: "Вражеский самолет". Зенитные батареи открыли заградительный огонь. Вокруг аэродрома гремели пушки, стараясь уничтожить воздушного врага. Самолет то исчезал в облаках, то снова показывался, и заградительный огонь продолжался до тех пор, пока немцы, наконец, не поняли, что обстреляли собственный привязной самолет. Последний не был сбит лишь потому, что при стрельбе делалась поправка на мнимую скорость движения самолета и снаряды неизменно оказывались впереди неподвижное мишени.
Змейковое дело в Европе достигло наивысшего расцвета к концу войны, в 1918 г. После этого интерес к воздушным змеям ослабел. Бурное развитие авиации начало вытеснять змей из военного дела.
Многие конструкторы, ранее увлекавшиеся змейковым делом, перешли к работе над самолетами. Но их опыт постройки змеев не прошел бесследно. Он, безусловно, сыграл свою роль в истории авиации на первой стадии развития самолета.
Змей "звезда" конструкции Бабьюка
В Советском Союзе увлечение воздушными змеями началось почти одновременно с авиамоделизмом. Уже на первых всесоюзных состязаниях летающих моделей в 1926 г. были представлены довольно хорошо летавшие коробчатые змеи, построенные киевскими авиамоделистами под руководством И. Бабьюка. Одиннадцать полотняных змеев с общей рабочей площадью 42,5 м 2 были запущены на стальном тросе толщиной 3 мм со специальной аэростатной лебедки. Конструкция этих змеев - видоизменный классический тип Сакконея.
Количество поездов из коробчатых змеев, представляемых на всесоюзные авиамодельные состязания, увеличивалось. В состязаниях 1935 г. участвовало 8 поездов. Тогда впервые наиболее полно было показано разнообразное применение воздушных змеев. По лееру вверх и вниз бегали "воздушные почтальоны", при помощи которых прыгали куклы-"парашютисты", сбрасывались "бомбочки" и листовки, демонстрировалась дымовая завеса. Куклы-"парашютисты" совершали затяжные прыжки вслед за сброшенным живым "десантом" - белыми мышами в клетке. Сбрасывание со змеев моделей планеров стало обычным явлением. С высотного старта улетало за несколько километров немало моделей планеров.
В пионерских лагерях воздушные змеи все чаще и чаще применяли для сигнализации во время военных игр. Нередко зимой можно было видеть легко скользящего по снегу лыжника, буксируемого воздушным змеем.
Змейковое дело стало одним из разделов первоначальной авиационной подготовки пионеров и школьников, а воздушные змеи - полноправными летательными аппаратами наряду с моделями самолетов и планеров.
При серпуховском Доме пионеров в 1931 г. была создана и успешно работала детская змейковая станция. Руководителей этой станции ежегодно приглашали с их змейковой командой на всесоюзные авиамодельные соревнования.
Вскоре опыт серпуховичей стал широко известен. Ежегодно всесоюзные соревнования стали проводиться самостоятельно. На соревнования свои команды представляли змейковые станции Саратова, Киева, Тулы, Сталинграда и других городов.
Руководители детских змейковых станций и юные "змейкачи" с большим увлечением конструировали змеи и запускали их, проводили работу среди пионеров и школьников.
В 1937 г. в Звенигороде Центральным советом Осоавиахима СССР были организованы I Всесоюзные состязания воздушных коробчатых змеев. Неблагоприятные метеорологические условия (отсутствие необходимого ветра) не дали возможности добиться рекордных полетов змеев. Но все же, хотя и на небольшой высоте, удалось проверить их конструктивные особенности.
В 1938 г. в поселке Щербинка (ныне город Московской обл.) проводились II Всесоюзные состязания коробчатых змеев, на которых были показаны конструкции, представлявшие исключительный интерес. Например, серпуховская детская змейковая станция представила змей видоизмененной конструкции "Грунд" с несущей площадью 20 м 2 . Змей поднимал груз массой до 60 кг. Были показаны змей-парашют, змей-планер и другие.
На III Всесоюзных состязаниях коробчатых змеев, происходивших в 1939 г. в Серпухове, были установлены рекорды полета змеев на высоту. Одиночный змей, сконструированный киевским авиамоделистом (так стали называть и создателей воздушных змеев) Громовым, был поднят на высоту 1550 м. Поезд, составленный из коробчатых змеев конструкции саратовского авиамоделиста Григоренко, был поднят на высоту 1800 м. В годы Великой Отечественной войны (1943 г.) А. Григоренко был награжден за боевое применение коробчатых воздушных змеев.
На IV Всесоюзных состязаниях были четко определены технические требования к конструкции воздушных змеев. Например, каждый змей должен был держаться в воздухе при скорости ветра не более 4-5 м/с у земли, несущая площадь у каждого змея должна быть не менее 5 м 2 , общая площадь змейкового поезда должна быть такой, чтобы при ветре не более 7 м/с можно было поднять груз массой не менее 80 кг. Количество воздушных змеев должно быть не более 10 шт. Головной змей мог иметь большую площадь, конфигурация и окраска змеев произвольная.
На каждом змейковом поезде молено было установить различные приспособления и механизмы, например "воздушные почтальоны", способные поднять груз массой до 2 кг, замки для составления змейкового поезда (при диаметре леера не менее 3 мм), приспособления для аэрофотосъемки и другие.
По условиям соревнований каждая команда должна была представить сценарий игры, в процессе которой предполагалось запустить змейковый поезд. В сценарии можно было включить, например, бомбежку, т. е. сбрасывание "бомб" на какую-то, ранее намеченную цель, выброску "воздушного десанта" (сбрасывание кукол), гонки на лыжах, перевозку раненого на санях, которые тянет змей, звуковую, световую и другие виды сигнализации со змея, сбрасывание донесений и листовок.
Соревнования проводились на высоту полета одиночного змея, на высоту запуска змейкового поезда, на максимальную грузоподъемность змейкового поезда, на быстроту сборки и запуска одиночного змея.
Для обеспечения успеха на соревнованиях во многих коллективах кружков делали различные вспомогательные средства. Например, в серпуховском Доме пионеров школьники-авиамоделисты изготовили динамометр для испытания прочности леера. Динамометр, установленный на змее, при критическом напряжении включал красную лампочку. В этом же коллективе был изготовлен анемометр из старого будильника, и с помощью этого прибора записывалось изменение силы ветра.
Школьники устанавливали на змее барограф, устройство для сбрасывания в заданную точку одиночной куклы-"парашютиста" или грунтового "десанта".
Юные авиамоделисты Коломенской станции юных техников (Московская обл.) построили коробчатые змеи с подкрылками, что обеспечивало змею большую устойчивость при угле стояния около 50°. Авиамоделисты Воронежской станции юных техников строили профилированные коробчатые змеи.
Саратовские авиамоделисты привезли на соревнование змейковый поезд из пяти коробчатых змеев. Каждый змей массой до 9 кг. Головной змей имел общую площадь 17 м 2 . На змейковом поезде был установлен фотоаппарат, который делал 12 фотоснимков. Поезд способен был буксировать одного лыжника.
Команда киевских авиамоделистов привезла на соревнования змейковый поезд из шести змеев. С него можно было сбрасывать большую куклу-"парашютиста" (до 70 см, при этом купол парашюта составлял в диаметре 4 м).
Юные авиамоделисты напряженно работали, готовились к новым стартам. В Ленинграде на городские соревнования по воздушным змеям весной 1941 г. вышли более 150 участников.
После Великой Отечественной войны соревнования не проводились.
В наши дни строительство змеев не может иметь ни оборонного, ни научного значения. Однако, как простейшее, весьма доступное и увлекательное занятие, создание и запуск воздушных змеев не потеряли и не потеряют своего значения.
За рубежом, прежде всего в социалистических странах, воздушные змеи чрезвычайно популярны среди детей и молодежи. Особенно ими увлекаются на Кубе. Часто можно видеть, как кубинские дети, даже находясь на пляже, не расстаются со своим любимым занятием - в воздухе над морем парят змеи самой разнообразной конструкции, самых ярких цветов.
Искусство дарить подарки – одна из отличительных черт человеческого общества. Подарок служит выражением нашего отношения к близким и друзьям. Подарки сделанные своими руками, не потребуют больших материальных затрат, зато в каждом из них отражается щедрость души, трепетное отношение к человеку, для которого с любовью и старанием мы создавали единственный в своем роде сувенир. Как известно, самые благодарные получатели подарков – дети. Сколько восторга доставляют им игрушки, особенно если они необычные, такие, каких нет у других.
Гипотеза: как сделать подарок младшему братишке, не залезая в родительский кошелек?
Климат с. Павлофедоровка.
С. Палофедоровка Кировского района располагается в центральной части Приморского края. Климат умеренно-муссонный, с морозными зимами (в январе?25?40° C) и жарким влажным летом (в июле +25° +30°). Средняя скорость ветра - 2,9 м. С увеличением высоты скорость ветра возрастает.
Скорость ветра для оптимального запуска воздушного змея:
1–2 м/с: только самые легкие воздушные змеи будут летать;
2–4 м/с: хороший ветер для новичков;
4–8 м/с: превосходные условия для полета воздушного змея любой конструкции;
8–11 м/с: хороший ветер для специалистов. Будьте более внимательны;
11–14 м/с: только для специалистов.
Поэтому в качестве подарка-сюрприза для брата я выбрала воздушного змея.
Цель: изготовить воздушного змея к 12.05.2014. (день рождения брата 20.05.)
Найти в интернете макеты и чертежи самых простых воздушных змеев;
Определить какие материалы нужны для изготовления воздушного змея в домашних условиях;
Заручиться помощью папы для изготовления и запуска змея (выяснить, а сможет ли он вообще летать?);
Изготовить воздушного змея;
Запустить воздушного змея, отрегулировать его полет;
Подарить подарок брату.
Основная часть
1. Конструкция воздушного змея.
Воздушный змей - привязной летательный аппарат тяжелее воздуха. Поддерживается в воздухе давлением ветра на поверхность, поставленную под некоторым углом к направлению движения ветра и удерживаемую леером с земли.
1.1. Классификация
По форме и устройству аэродинамических поверхностей различают:
Одноплоскостные - простейшие конструкции. Обладают невысокой подъёмной силой и малой ветровой устойчивостью. Таким змеям обязательно нужен хвост - шнур с привешенным к нему грузиком.
Многоплоскостные - этажерочные, коробчатые и многоячеечные из отдельных ячеек в форме тетраэдров или параллелепипедов. Важной их особенностью является высокая устойчивость.
Составные или групповые, состоящие из группы воздушных змеев.
1.2. Основные конструктивные элементы воздушного змея:
Натянутая на жёсткий каркас или мягкая, без каркаса, поддерживающая (аэродинамическая) поверхность из материи или бумаги;
Наматываемый на лебёдку или катушку леер (пеньковая верёвка, стальной трос, прочная нить);
Уздечка для крепления к воздушному змею леера и органы устойчивости (хвост).
1.3. Обеспечение устойчивости.
1.3.1. Продольная устойчивость обеспечивается хвостом или формой аэродинамической поверхности;
1.3.2. Поперечная - килевыми плоскостями, устанавливаемыми параллельно привязному канату, или изогнутостью и симметричностью аэродинамической поверхности.
1.3.3. Устойчивость полёта воздушного змея зависит также от положения центра тяжести змея.
1.4. Виды воздушных змеев:
Плоский змей;
Коробчатый змей.
2. Изготовление воздушного змея “Монах”
Самый простой воздушный змей – “монах”. Его изготавливают из квадратного листа плотной бумаги. “Монах” состоит из корпуса, пут, хвоста и нитки, с помощью которой его можно запустить.
2.1. Порядок изготовления
2.1.1. Из бумаги вырезать квадрат со стороной 15-20 см. Его углы назовем A, B, C, D.
2.1.2. Лист согнуть по диагонали AC. Загиб прогладить с нажимом, чтобы след от него четко обозначился на листе.
2.1.3. Уголок с вершиной B согнуть так, чтобы сторона AB совместилась со стороной AC.
2.1.4. Теперь перевернуть заготовку на другую сторону и таким же образом отогнуть угол листа с вершиной D, при этом сторона AD должна совместиться с линией AC. Все загибы прогладить утюгом.
2.1.5. Уголок листа с вершинами B и D отогнуть и совместить стороны EB и E’B со сторонами AE и AE’.
2.1.6. Еще раз прогладить все загибы утюгом и развернуть лист. Получился корпус “монаха”. Его крылышки BFE и DF’E’ должны быть развернуты в разные стороны.
2.1.7. В точках F и F’ и в точке C на корпусе прорезать небольшие отверстия, чтобы можно было прикрепить путы. Для этого подойдут 2 прочные нитки. Их длина должна быть равна высоте треугольника FAF’.
2.1.8. В отверстии в точке C прикрепить хвост. Его можно сделать из плотной тесьмы или ленты шириной 1,5-2 см. Длина хвоста должна равняться 4-5 длинам стороны AC корпуса “монаха”. Ленту продеть в подготовленное отверстие, загнуть и сшить по кромкам нитками.
2.1.9. Прикрепить прочную нитку для запуска змея. Она привязывается к путам точно по
середине. Нитка должна иметь достаточно большую длину, лучше всего ее намотать на катушку, тогда запускать змея будет гораздо удобнее.
2.1.10. Готового змея расписать или оклеить различными аппликациями, тогда он будет выглядеть еще красивее.
Последовательное изготовление корпуса “Монаха”.
Крепление пут и хвоста “Монах”
2.2. Пробный запуск
2.2.1. Чтобы удостовериться в том, что змей хорошо летает, я сделала пробный запуск. Запускали змея, с папой, на открытом пространстве, где поблизости не было высотных зданий, деревьев и линий электропередач.
2.2.2. Папа держал змея, а отошла против ветра на расстояние 10–15 м, постепенно распуская леер. По моему условному знаку папа подкинул змея вверх. Погода была ветреная, то он сразу взмыл ввысь.
2.2.3. При слабом ветре пришлось пробежать некоторое расстояние, чтобы змей набрал высоту. Когда он стал хорошо держаться в воздухе, нитку постепенно отпустила, и змей взлетая, быстро набирал высоту и устойчиво парил, слегка виляя в полете из стороны в сторону. Значит, мы его сделали правильно.
2.3. Принцип действия
Воздушный змей поднимается в воздух благодаря движению воздуха.
2.3.1. Если ко всем четырем углам змея привязать по нитке и связать их вместе, он не полетит даже при очень сильном ветре. Дело в том, что встречный поток воздуха будет равномерно давить как на поверхность змея, так и на нити, привязанные по углам.
2.3.2. Если связать вместе только три нити из четырех, то при движении змей расположится под небольшим углом к поверхности земли – “углом атаки”. Сила сопротивления воздуха будет оттягивать змея назад и заставит его подняться в воздух. Подъемная сила определяется сразу несколькими величинами: “углом атаки”, давлением встречного воздуха и размером змея.
2.3.3. Центр тяжести змея должен располагаться на оси его симметрии – продольной линии корпуса змея, которая делит его на две равные части.
2.3.4. Путы, или стропы, которые прикрепляются к змею для обеспечения ему “угла атаки”, должны быть тщательно подобраны по длине и прикреплены к корпусу в определенных местах. Если это правило нарушить, он или вообще не поднимется в воздух, или будет плохо летать, виляя из стороны в сторону.
2.3.5. Хвост змея также играет большую роль. Это не столько украшение конструкции, сколько приспособление, предназначенное для ее управления. При неправильно отрегулированном хвосте змей или совсем не взлетит, или будет летать неустойчиво.
2.4. Возможные недостатки
2.4.1. Змей при запуске крутится вправо или влево. Это означает, что нитка прикреплена не в середине.
2.4.2. Если и после устранения этого недостатка “монах” продолжает крутиться, нужно обратите внимание на его хвост – он или слишком мал, или слишком легок. Проверить это очень просто: привязать к нему пучок травы или щепку – если змей выровнял свой ход, значит, хвост нужно удлинить. Иным выходом из ситуации будет прикрепление разных украшений в виде бантиков, бабочек, помпонов.
2.4.3. При слишком тяжелом хвосте змей тоже плохо взлетает и набирает высоту. В этом случае хвост нужно облегчить, отрезав от него небольшой кусочек или убрав украшения.
3. Изготовление плоского воздушного змея
Плоский змей имеет более сложную конструкцию по сравнению с монахом”.По форме различают змеи в виде прямоугольника, равнобедренного треугольника, правильного или вытянутого многоугольника и др.
Основные детали плоского змея: корпус, путы, хвост, нитки (шнур). При желании змей можно снабдить трещоткой.
3.1. Расчет плоского воздушного змея
У змея квадратной формы все стороны его корпуса, естественно, равны. У змея в виде прямоугольника меньшая сторона корпуса должна составлять 3/4 длинны большей его стороны. У змея в виде равнобедренного треугольника, длина его корпуса должна быть примерно в полтора раза больше его ширины (основания этого треугольника). У змеев в виде вытянутых пяти- или шестиугольников боковые стороны по длине должны быть равны ширине корпуса. Длину же корпуса делают в полтора раза больше его ширины.
Формы плоских змеев
Соотношение размеров
3.2. Корпус плоского воздушного змея состоит из легкого деревянного каркаса и обшивки. Материалы для изготовления каркаса: ивовая лаза (прутки), стебли камыша, тонкие рейки из бамбука, дранка из сосны, березы, липы, а лучше всего оконные штапики. Я использовала оконные штапики.
3.3. Я по этим размерам вырезала обшивку и на нее наклеила рейки корпуса. В начале наклеивают рейки по краям обшивки, а затем на перекрещивающиеся рейки. Клей применяла самый разный: столярный, казеиновый, БФ и др. Концы реек должны выступать за края обшивки на 3–4 см. По всем углам корпуса перекрещивающиеся рейки обвязала нитками.
Сборка корпуса
3.4. Когда корпус высох, рейку АВ прогнула, оставляя обшивку на внешней стороне, и зафиксировала этот прогиб с помощью нитки, натянутой между концами прогнутой рейки
3.5. На стягивающую нитку можно установить трещотку. Во время полета змея под воздействием воздушных потоков, трещотка будет быстро вращаться на закрепленной нитке и трещать. По размерам трещотка должна быть изготовлена так, чтобы, вращаясь, она не задевала корпус змея.
3.6. К углам корпуса в местах пересечения реек (точки А и В) привязала нитка такой длинны, чтобы середина нитки при натяжении достигла центра корпуса змея в точке О. Так я получим верхние стропки.
3.7. Затем в точке О корпуса проколола два отверстия (по обе стороны листа пересечения центральных реек), в отверстия продела нитку и прочно завязала вокруг реек. Длина этой нижней стропки равна расстоянию на корпусе от точки О до середины рейки АВ. Привязав, нижнюю стропку по середине верхней, получила путы. В точке соединения стропок привязала шнур для запуска. Путы к корпусу змея крепила со стороны обшивки, чтобы воздушные потоки при полете змея прижимали обшивку к приклеенным рейкам корпуса.
3.8. Изготовление хвоста.
Хвост состоит из собственно хвоста и его подхвостка, для которых потребуется тесьма или полоска хлопчатобумажной ткани шириной 1,5–2 см. Подхвосток привязала нитками к нижним углам корпуса змея (в точках С и D). К подхвостку в его середине пришила хвост. Половины подхвостка СМ и DM должны быть равны, иначе змей в полете будет крутиться.
3.9. Регулировка змея.
Если змей не взлетает или взлетает, но не набирает высоту – значит, тяжел его хвост. Нужно в этом случае хвост укоротить.
Если же после укорачивания хвоста змей все равно не набирает высоту, следует изменить длину нижней стропки пут.
В случае если при полете змей виляет то вправо, то влево нужно проверить равенство длин верхних стропок и подхвостка. Если здесь все в порядке - значит, мала длина хвоста.
Для проверки привязала к хвосту небольшой пучок сухой травы. Пришла к выводу: если после этого змей начинает лучше набирать высоту и не крутиться в полете, нужно снять этот дополнительный груз и удлинить хвост. При правильной регулировке змей должен хорошо взлетать, быстро набирать высоту и уходить вдаль, по мере распускания нитки, на которой он запускается. При этом он будет парить в высоте, слегка виляя из стороны в сторону. Нитки для изготовления пут должны быть крепкими, иначе под напором ветра змей просто оторвется. Путы и хвост для плоских змеев другой формы делаются аналогично.
Возможное оформление воздушного змея.
Возможное оформление воздушного змея
4. Меры предосторожности
4.1. Никогда не запускать воздушных змеев около линий электропередач.
Электропровода очень опасны для жизни. Электричество, проходящее через наше тело в землю, может привести к смертельному исходу.
4.2. Никогда не запускать воздушных змеев во время грозы.
Воздушный змей, запущенный во время грозы может привлечь к себе молнию и стать молниеотводом. Вряд ли это можно пережить.
4.3. Никогда не запускать воздушных змеев рядом с людьми или животными.
Это может напугать как людей, так и животных. Очень интересно наблюдать за собаками, когда они гоняются за воздушным змеем, но рано или поздно ветер станет слабее и собака, поймав змея, сведет на нет все ваши труды.
4.4. Никогда не запускать воздушных змеев около аэропортов.
Во многих странах, по всему миру, это запрещено делать. В Северной Америке, например, запрещен запуск воздушных змеев ближе, чем 6-10 км до аэропортов.
4.5. Носить солнцезащитные очки в солнечные дни.
Долгое воздействие солнечных лучей может нанести ущерб незащищенным глазам. Всегда носите солнцезащитные очки, когда запускаете в солнечный день, даже если вы не стоите лицом к солнцу. Также не забудьте нанести крем от загара, чтобы защитить вашу кожу.
4.6. Никогда не запускать воздушных змеев над или около шоссе.
Воздушные змеи могут отвлечь водителей автомобилей, что может стать причиной аварии. Дороги для автомобилей, парки и пляжи для воздушных змеев.
5. Немного истории
Воздушные змеи – это, наверное, самые первые летательные аппараты, поднятые в воздух человеком четыре тысячи лет назад. Первыми их научились делать древние китайцы и японцы. Красочные воздушные змеи использовались главным образом для украшения празднеств. Им придавали вид птиц, бабочек или невиданных зверей, но особенно впечатляюще выглядел летающий дракон, считающийся на Востоке символом власти и благополучия.
В России древняя игрушка служила не просто для забавы. Так, например, киевский князь Олег, идя войной на Царьград в 906 г., использовал воздушных змеев для устрашения неприятеля. Вместе с людьми на штурм города двинулись целые полчища воздушных “всадников” и “коней”, так что мужество защитников Царьграда было поколеблено.
В начале двадцатого века воздушные змеи все чаще и чаще использовались для практических целей. Они применялись для поднятия в воздух метеорологических приборов, радиоантенн, аппаратов для аэрофотосъемки. В данном случае на службу человеку были поставлены такие качества воздушных змеев, как простота конструкции, довольно большая грузоподъемность, высота, на которую они способны подниматься.
Воздушные змеи внесли свою лепту в создание радио. А.С. Попов использовал змеи для подъёма антенн на значительную высоту.
Важно отметить использование воздушных змеев при разработке первых самолётов. В частности, А.Ф. Можайский, прежде чем начать строительство своего самолёта, провёл серию испытаний с воздушными змеями, которые тянула упряжка лошадей. На основании результатов этих испытаний были выбраны размеры самолёта, которые должны были обеспечить ему достаточную подъёмную силу.
В 1848 г. К.И. Константинов разработал систему спасения судов, терпящих бедствие вблизи берега, с помощью воздушных змеев. Во время первой мировой войны войска различных стран применяли змеи для подъёма на высоту наблюдателей-корректировщиков артиллерийского огня, разведки вражеских позиций.
С развитием воздухоплавательных и авиационных летательных аппаратов воздушные змеи стали применять исключительно в развлекательных и спортивных целях.
В последние годы развитие получили так называемые пилотажные змеи - воздушные змеи специальной формы, управляемые с помощью двух лееров. Пилотажный змей, в отличие от любого другого, способен к свободному планированию в воздухе, что и обеспечивает его особые свойства. Они предназначены для выполнения комплекса пилотажных фигур различной сложности. Также развивается кайтинг - вид спорта, при котором спортсмен передвигается по местности с помощью воздушного змея.
Применение воздушного змея позволяет использовать недоступные традиционному парусу возможности:
Второе воскресенье октября - Всемирный день воздушных змеев (World Kite Day), в этот день любители воздушных змеев во всем мире запускают своих летающих “питомцев”.
6. Заключение
В ходе работы я узнала много нового о воздушных змеях. Совместно с папой смастерила подарок своему любимому братишке. Все необходимые материала я нашла дома. А когда я увидела радость брата, державшего за нитку змея, который взмывал в облака, я поняла, что трудилась не напрасно. По моим чертежам пятеро одноклассников изготовили змеев и мы устроили воздушные баталии.Во второе воскресенье октября - в нашей семье теперь будет еще один замечательный праздник - Всемирный день воздушных змеев.
7. Литература
- Л.Б.Бернштейн “Наука и жизнь”, №11, стр. 59-64.
- М.И.Блудов. “Беседы по физике”. Просвещение”, 1964.
- Ф.Д. Бублейников “О движении” Детгиз. 1956.
- М.Ивановский “Законы движения”, 1957.
- Н.Я.Виленкин “Математика 6 класс”.
- Я.Н Перельман “Занимательная физика”.
- Н.А.Сарафанова. Подарки к праздникам. Мир книги.2004 год.
- Интернет-ресурсы.
Возраст: 13 лет
Место учебы: МБОУ “ Школа- гимназия №10”им. Э. К. Покровского г. Симферополя, Республика Крым, Российская Федерация
Руководитель: Кривощеков Роман Витальевич, методист физико- математического отдела ПДО ГБОУ ДО Республика Крым МАН “ Искатель”, г. Симферополя
Историко- исследовательская работа на тему:
Воздушные змеи: детские забавы или практическая аэронавтика?
План
1 Введение
2 История возникновения и применения воздушных змеев
3 Почему и как летает воздушный змей?
4 Виды воздушных змеев
6 Список использованной литературы
Введение
Многие родители, покупая своим детям воздушного змея, даже не догадываются, что изготовление и запуск воздушных змеев с одной стороны- детская забава, привлекающая к себе людей всех возрастов, с другой- увлечение, способствующее развитию наблюдательности, смекалки и творческого потенциала. И на первый взгляд такая простая и обычная для нас игрушка, не совсем уж проста, как может показаться.
Цель работы - изучить воздушный змей, как летательный аппарат, определить области применения, сконструировать и запустить воздушный змей.
Задачи: - изучить историю возникновения воздушных змеев;
Выяснить виды и области их применения;
Выяснить, почему и как летает змей;
Сконструировать змей и испытать его.
История возникновения и применения воздушных змеев
История воздушных змеев берет свое начало еще во времена древнего Китая и насчитывает, как минимум, 2000 лет. История происхождения воздушного змея основывается, прежде всего, на преданиях и легендах, т.к. материалы из которых изготавливали змеев (дерево, бумага, ткань, листья и ветки деревьев) разрушались довольно быстро. Самые старые археологические находки насчитывают около 200 лет.
Змеи строились в виде бабочек, птиц, рыб, жуков, которые раскрашивались в яркие цвета. Наиболее распространен был змей- дракон, похожий на полукрокодила - полузмею.
В более позднее время воздушные змеи стали строить в виде плоских рамок, обтянутых бумагой или тканью. Они уже ничем не напоминали сказочного змея, но название сохранилось до наших дней.
С самого начала своего существования воздушный змей применяли в трех основных направлениях - военные действия, обряды и быт. Применение змея в военных целях сводилось в первую очередь к измерению расстояния до вражеских объектов и устрашению врагов. В истории России тоже есть упоминания о воздушных змеях: в 906 году, во время взятия Царьграда, князь Олег приказал сделать много воздушных змеев в виде всадников и пеших воинов, чтобы внушить ужас защитникам города: они вдруг увидели, что на них с неба спускается несметное русское воинство.
Использовали воздушные змеи и в обрядах. Считалось, что немного приблизившись к небу, где жили боги и, привлекая их внимание своей яркой внешностью, было больше шансов обратить внимание богов на молитвы людей. Так, например, запуская змея, отпугивали нечисть и защищали от злых сил, болезней, просили богатый урожай.
Также воздушные змеи использовались в Азии для ловли рыбы, отпугивания птиц от зерновых культур, для поднятия строительных материалов к вершинам зданий, ну, и конечно, в качестве игрушек.
Приглядывались к этой детской игрушке и ученые. Знаменитый физик, математик и астроном Леонард Эйлер писал: “ Воздушный змей, детская игрушка, пренебрегаемая взрослыми, будет когда-нибудь предметом глубоких исследований”. И он не ошибся. Еще в 1749 году шотландский астроном А. Вильсон поднял на змее термометр для измерения температуры воздуха на высоте. Знаменитый американский ученый Б. Франклин с помощью воздушных змеев проводил исследования атмосферного электричества и доказал, что молния при грозе- не что иное, как электрический разряд огромной силы. Открыв в результате этих исследований электрическую природу молний, Франклин изобрел громоотвод.
Великий русский ученый Михаил Ломоносов тоже строил воздушные змеи для исследования электричества в атмосфере. 26 июня 1753 года Ломоносов “ при помощи змея извлек молнию из облаков”. Он запустил воздушный змей в грозу и по бечевке, используемой как проводник, извлек разряд статического электричества. Эти опыты едва не стоили ему жизни, а вот его последователь академик Рихман был убит разрядом электричества.
В 19 веке воздушные змеи также широко применялись для метеорологических наблюдений. В начале 20 века воздушные змеи внесли свою лепту в создание радио. А.С. Попов использовал змеи для подъема антенн на значительную высоту. Важно отметить использование воздушных змеев при разработке первых самолетов. В частности, А.Ф. Можайский, прежде чем начать строительство своего самолета, провел серию испытаний с воздушными змеями. На основании результатов этих испытаний были выбраны размеры самолета, которые должны были обеспечить ему достаточную подъемную силу.
Практические возможности воздушного змея привлекали внимание военных. В 1848 г. К.И. Константинов разработал систему спасения судов, терпящих бедствие вблизи берега, с помощью воздушных змеев. Во времена первой мировой войны войска различных стран применяли змеи для поднятия на высоту наблюдателей- корректировщиков артиллерийского огня, разведки вражеских позиций. Воздушные змеи использовались и на фронтах Великой Отечественной войны. Например, с их помощью наши бойцы разбрасывали листовки.
В послевоенные годы воздушные змеи стали увлекательным занятием для школьников. Но наряду с этим их еще часто применяют в области метеорологии для исследований и наблюдений нижних слоев атмосферы. Коробчатые змеи поднимают приборы, записывающие температуру, давление, влажность воздуха и направление ветра на высоте. В далекой Антарктиде наши ученые широко использовали змеи для изучения атмосферы до высоты примерно 1000 м.
В настоящее время воздушные змеи не то, чтобы не забыты, они живут полноценной, активной жизнью. Воздушные змеи помогают метеорологам в изучении верхних слоев атмосферы. На змее можно укрепить не только барометр и термометр, но и фото- и видеоаппаратуру, впоследствии используя полученные данные для топографических карт. Использование воздушного змея в таких целях значительно выгоднее, проще и дешевле, чем привлекать тяжелую летную технику. Также радиолюбители как и 100 лет назад, так и сейчас используют воздушного змея для получения устойчивого сигнала.
У воздушного змея есть и свой праздник. Ежегодно во второе воскресенье октября во всем мире празднуется Всемирный день воздушного змея.
Почему и как летает воздушный змей?
Воздушный змей принадлежит к летательным аппаратам тяжелее воздуха. Почему же змей поднимается и что удерживает его на высоте? Основное условие для этого - движение воздуха относительно змея. Скорость и направление ветра постоянно меняются. Не только горы, но и дома, мосты, строения, деревья отклоняют ветер у поверхности земли от его горизонтального направления. Так как же взлетает воздушный змей? Ответить на этот вопрос поможет упрощенный чертеж. Пусть линия АВ изображает разрез плоского змея, а - угол к набегающему потоку ветра. Рассмотрим, какие силы действуют на змей в полете. На взлете плотная масса воздуха препятствует движению змея, то есть оказывает на него некоторое давление. Обозначим силу давления F1 . Теперь построим параллелограмм сил и разложим силу F1 на две составляющие- F2 и F3. Сила F2 толкает змей на нас, а это значит, что при подъеме она снижает его первоначальную горизонтальную скорость. Следовательно, это сила сопротивления. Другая сила F3 увлекает змей вверх, это подъемная сила.
Поднимая змей в воздух, мы как бы искусственно увеличиваем силу давления F1 на поверхность змея. Но сила F1, как мы уже знаем, раскладывается на две составляющие: F2 и F3. Масса модели постоянна, а действию силы F2 препятствует леер. Значит, увеличивается подъемная сила- змей взлетает. Известно, что скорость ветра с высотой возрастает, ведь чем выше от земли, тем меньше предметов, которые препятствовали бы его движению. Вот почему при запуске стараются поднять змей на такую высоту, где ветер мог бы его поддержать.
Виды воздушных змеев
Все воздушные змеи можно разделить на две основные группы: неуправляемые и управляемые.
К неуправляемым относятся привычные всем воздушные змеи, которые, будучи подняты в небо, находятся там примерно в одной и той же точке, и влияние на перемещение которых, может оказать только набегающий поток воздуха.
Простейшие неуправляемые змеи- плоские. Родоначальники всех воздушных змеев, они обладают плоским каркасом. Стабилизация достигается за счёт формы змея, воздушных потоков в парусе, хвостов. В качестве примера можно привести русский змей, индийский змей, змей “ звезда”, змей с дельтакрылом.
Изогнутые воздушные змеи имеют поперечный изгиб в конструкции, который позволяет им быть более устойчивыми по сравнению с плоскими змеями, избавляет от необходимости использовать для стабилизации хвост, следовательно улучшает ветровой диапазон змея. Изгиб в конструкции достигается или за счёт специально изогнутого соединительного элемента, или за счёт натягивания поперечных элементов каркаса наподобие лука.
Познакомившись с конструкциями плоских змеев мы узнали, что ни длина, ни ширина большинства плоских змеев не превышают 1 м. Почему так? Чтобы ответить на этот вопрос, надо рассмотреть два важных параметра: подъемную силу и прочность змея. Плоский змей с большим размахом крыльев сделать трудно, существенно не увеличивая прочность его элементов. Но увеличение прочности приводит к увеличению ширины и толщины конструкционных элементов каркаса, что сказывается на массе змея. Беспредельно увеличивать массу нельзя- наступает момент, когда уже подъемной силы недостаточно для взлета змея. Изобретатели попытались обойти это противоречие. Так появились коробчатые змеи, прочность которых много выше прочности плоских змеев.
Коробчатые змеи. Воздушные змеи данной группы обладают пространственным каркасом, они по-настоящему трёхмерны, также за счёт каркаса ещё больше возрастает устойчивость, а увеличение рабочих плоскостей влечёт за собой увеличение подъёмной силы. Хорошо всем известны такие воздушные змеи, названые по имени их конструкторов, как змей Хараграва, змей Поттера.
Нежесткие змеи. Это гибридная группа змеев, основное отличие которой заключается в том, что форма принимается за счёт набегающего потока воздуха. При этом в конструкции всё-таки применяются отдельные жёсткие и полужёсткие элементы каркаса.
Бескаркасные змеи. Форма, принимаемая за счёт проникающего внутрь змея воздуха, и полное отсутствие каркаса как такового — отличительные признаки этой группы. Главными достоинством является полная свобода в размерах и форме воздушного змея, малый вес.
К управляемым воздушным змеям относятся змеи,полётом которых можно управлять за счёт наличия двух и более строп.
Двухстропные. Воздушные, так называемые спортивные или пилотажные, змеи обычно треугольной (дельтавидной) формы с двумя стропами, по одной в каждую руку. За счёт строп возможно управление направлением полёта этого змея. Кроме того за счёт конструкции воздушный змей способен осуществлять манёвры не только в двух плоскостях относительно пилота, но и в третьей плоскости.
Четырехстропные. Четыре стропы, прикреплённые к двум ручкам, позволяют полностью контролировать угол атаки этих воздушных змеев. Под управлением пилота змей способен лететь в любом направлении, вращаться и останавливаться в любой точке ветрового окна.
Бескаркасные. В этой категории управляемых змеев находятся змеи, предназначенные для буксировки, они могут быть двух- и четырёхстропными. Форму парус принимает как за счёт набегающего потока, так и за счёт каркаса, сформированного сжатым воздухом. Основное предназначение — буксировка человека.
Мы рассмотрели основные типы воздушных змеев, но есть змеи, которые по конструкции и применяемым материалам отличаются от них. Рассмотрим некоторые из них.
Змеи по принципу АВП . Известно, что аппараты на воздушной подушке (АВП) приподнимаются благодаря разности давлений: под днищем давление всегда больше, чем сверху. А устойчивость аппарата создается особым устройством, равномерно распределяющим поток газа по всему периметру. По такому принципу могут летать и змеи.
Змей- парашют. Воздушный поток ударяет в слегка наклоненный купол парашюта и поднимает его вверх. Для стабилизации полета к змею- парашюту прикрепляют хвост, а в центре под куполом закреплена телескопическая трубка. Она служит одновременно и жестким каркасом, и регулятором положения центра тяжести модели.
Змей- диск. Форма такого змея придает неплохую устойчивость в полете. Модель очень похожа на два невысоких конуса, сложенных вместе. Конструкция дополнена килем, а также небольшим грузиком, смещающим центр тяжести вниз и таким образом увеличивающим устойчивость аппарата, и отверстием в нижней части обшивки. Это отверстие позволяет использовать те перепады давления, которые создаются при сильных порывах ветра.
Змеи- вертушки. Вертушки, вращаясь под действием набегающего потока воздуха создают не только поверхность, играющую ту же ролью что и плоскость коробчатого или плоского змея, а и благодаря углу атаки с их помощью создается дополнительная подъемная сила. Это позволяет при прочих равных условиях делать змеев меньших размеров.
Змей- вертолет. В городе бывает трудно найти большую открытую площадку, где можно было бы свободно разбежаться с воздушным змеем. Змей- вертолет не требует много места для своего запуска, и непогода ему не помеха.
Змеи с диффузорами . Змей такого типа мы решили построить и испытать. Конструкция такого змея очень проста. Две рейки скреплены в центре крест- накрест и связаны по краям прочной нитью. Обшивкой змея служит не продуваемая плащевая ткань, на которую прикреплен диффузор из этой же ткани(фото 1). Мы запустили наш змей на школьном стадионе. (фото 2). Движущийся по диффузору со все возрастающей скоростью воздух, увеличивает скорость змея, а еще, что более существенно, придает ему дополнительную устойчивость в полете(фото 3,4,5).
фото 1 
фото 2
фото 3 
фото 4 
фото 5
Выводы
На основании проведенных мной исследований я пришел к следующим выводам:
1 Воздушный змей имеет многовековую историю. Их строили из разных материалов и придавали им различные формы.
2 Применение и использование воздушного змея была очень разнообразна: в военных действиях, обрядах, быту, а также для изучения физических явлений. Ну и конечно, его всегда использовали как детскую игрушку.
3 В наши дни змей не используют для оборонного значения и в научных исследованиях его роль не очень значительна, но для людей, заинтересованных в аэронавтики, он помогает понять основные принципы полета всех летательных аппаратов.
Поэтому можно с уверенностью утверждать, что такая детская забава, как воздушный змей, является, прежде всего, примером практической аэронавтики.
Список использованной литературы
- www.kite.ru/news/kitestaff/the-kite-story.php
Ермаков А.М. Простейшие авиамодели: Книга для учащихся 5-8 классов. — М.: Просвещение, 1984. — 160 с.: ил.
Заворотов В.А. От идеи до модели: Книга для учащихся 4-8 классов.- М., Просвещение, 1988.- 160 с.: ил. — (Сделай сам).
Перельман Я.И. Занимательная физика. Книга первая.-М.: Наука, 1976. - 224с.:ил.
prokite.ru/kites/tipyi-vozdushnyih-zmeev/
