Муниципальное бюджетное
общеобразовательное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа №4»
Еманжелинского муниципального района
Челябинской области
Индивидуальный проект
«Сферы применения некруглых колес»
Тип проекта: информационно-познавательный
2023 г.
Содержание
Введение............................................................................................................................... 3
1. Теоретическая часть........................................................................................................ 4
1.1. Виды некруглых колес................................................................................................. 4
1.1.1. Квадратные колеса.................................................................................................... 4
1.1.2. Зубчатые колеса......................................................................................................... 4
1.1.3. Треугольник Рёло...................................................................................................... 5
1.1.4. Лента Мебиуса........................................................................................................... 6
1.2. Сферы применения
некруглых колес......................................................................... 6
2.Практическая часть.......................................................................................................... 7
2.1.Создание проектного
продукта.................................................................................... 7
Заключение.......................................................................................................................... 8
Приложения......................................................................................................................... 9
Список литературы............................................................................................................. 12
Введение
Смотря на мир, кажется, что все окружающие
нас удобства были всегда. В наше время мы не представляем себе мир без поездов,
автобусов, машин, велосипедов, мотоциклов и других средств передвижения, у
которых есть колеса. А ведь когда-то давно наши предки ходили только пешком, и
кто-то из них смог додуматься до этого гениального изобретения!
В природе нет существ, передвигающихся на подобиях
колес. Только подумайте, никакой «подсказки», никакого природного аналога не
было! Люди всегда стремились к исследованию и созданию нового, и однажды
появился один из первых механизмов - колесо.
Цель работы: создание
информационного буклета «Некруглые колеса» для обучающихся МБОУ «СОШ №4»
Задачи:
·
Изучить и
проанализировать литературу и источники из интернета;
·
Рассмотреть
виды некруглых колес;
·
Изучить сферы
применения некруглых колес в разных странах;
·
Собрать
информацию для создания проектного продукта.
1. Теоретическая часть
1.1. Виды некруглых колес.
1.1.1.
Квадратные колеса
Квадратные колёса – это шутка такая? Нет, колёса столь
необычной формы действительно существуют! Кто их придумал, и где они находят
применение?
Колесо не зря имеет круглую форму. Такая форма позволяет ему
катиться по дороге плавно, быстро и без толчков. А что, если нет ровной дороги,
а есть только сложно пересечённая местность?
Своё решение проблемы представил в 1954 году американский
инженер Альфред Сфредд (Приложение 1). Квадратные колеса такой
системы работают лучше, чем круглые в условиях пересеченной местности,
остроугольные грани обеспечивают лучшее сцепление на снегу, грязи, песке или
крутых склонах, обеспечивая повышенную тягу для грузовых автомобилей, танков и
другой военной техники. В то же время гениальная внутренняя геометрия
обеспечивает плавную езду на ровных поверхностях. Каждое колесо приводится в
движение шестерней, передающей вращение на профилированную внутреннюю
звездообразную шестерню. Установленные на плавающую ось колеса автоматически
выравнивают своё положение по высоте относительно друг друга в положении «на
ребре» и в нижнем положении, плашмя. Этим достигается эффект круглых колес, с
касанием грунта всеми частями протектора при неизменном расстоянии от земли,
допускающий использование квадратных колёс такой конструкции на высоких
скоростях в полевых условиях.
Судя по эскизам (Приложение 2), инженер это делал для
американской армии. Он хотел поставить танки на квадратные колёса, но его
изобретение не нашло отклика ни в военных, ни в гражданских кругах: круглые
колеса оказались гораздо привычнее квадратных. Однако в наше время инженеры
пробуют найти практическое применение этих квадратных колес, например на улицах
можно изредка увидеть необычные велосипеды с квадратными колёсами (Приложение
3). На таком велосипеде трудно
ехать по ровно дороге, а ступеньки лестницы или пересечённая горная местность?
Вот тут-то и может выручить необычный велосипед!
1.1.2. Зубчатые колеса
Некруглые зубчатые колеса имеют широкое применение в машинах и
механизмах, где требуется переменная скорость вращения. Для изготовления их в
крупносерийном производстве применяют специальное оборудование, работающее
методом обкатки или копирования.
Устройство
для прессования соломы с эллипсовидными шестеренками (Приложение 4). Когда вал
вращается, точка зацепления перемещается в сторону, чтобы встретиться с
боковыми смещающимися зубьями на большой шестерне. По словам Терри Уилсона,
этот тип шестерни был очень распространен на первых водяных насосах с
бензиновым двигателем в США. Он давал высокую скорость при опускании штока
насоса и большой крутящий момент при подъеме воды.
Другое
зубчатое колесо является частью приводного механизма жуковой машины в Музее
Шотландии в Эдинбурге (Приложение 5). «Жук» - это процесс, применяемый к
льняным и хлопчатобумажным тканям для получения твердой, плоской текстуры с
сильным блеском. Ткань смачивают и отбивают тяжелыми деревянными молотками.
Еще одна, на
вид странноватая модель была построена Дж. Шредером около 1860 года и
представлена на Парижской выставке 1867 года (Приложение 6). На табличке,
установленной на ней, написано «Зубчатые кривые качения с рамой и
четырехлопастными колесами», что является скорее описанием, чем каким-либо
объяснением. Устройство будет давать переменную выходную скорость при
постоянной входной скорости.
Как же можно
обойти вниманием часы с квадратным зубчатым колесом от MauriceLacroix?
(Приложение 7). Эти часы, получившие название «Masterpiece Roue Carree Seconde»
(квадратное секундное колесо), представляют собой часовой механизм с уникальной
особенностью некруглых шестерен, приводящих в движение секундную индикацию.
Шестерня с «клеверным листом» приводится в движение с постоянной скоростью, а
квадратная вращается медленно, когда задействованы углы, и быстро, когда
задействованы плоские участки. Поэтому на секундном циферблате необходима
нелинейная шкала, большая часть которой в любом случае скрыта квадратным
колесом и стрелкой над ним.
1.1.3. Треугольник Рёло
Треуголник Рёло – это область пересечения трех
окружностей, построенных из вершин правильного треугольника. Они имеют радиус,
равный стороне этого же треугольника. Он относится к разряду простых фигур (как
круг), обладающих постоянной шириной. То есть если к нему провести две
параллельные опорные прямые, то независимо от выбранного направления,
расстояние между ними будет неизменным, в любой точке независимо от их длины.
По мнению историков название этой фигуре дал
немецкий механик Франц Рёло, живший с 1829 по 1905 годы. Он первый широко
использовал и возможности треугольника Рёло в своих механизмах (Приложение 8).
И этот
треугольник получил широкое распространение
в современном мире
Например, двигатель
Ванкеля. Используя треугольник Рёло, немецкий изобретатель Ванкель Ф. создал
уникальный механизм, в котором внутри камеры цилиндрической формы по сложной
траектории передвигается ротор-поршень, созданный именно в форме необычного
треугольника. При его постоянном движении каждая его грань, контактируя со
стенками камеры, образует сразу три камеры (Приложение 9).
Основа
кулачкового механизма используется для зигзагообразного шва в швейных машинках,
а также в немецких часах таких известных марок, как «A. Lange&», «S-amp»,
«hne», «Lange 31».
1.1.4.
Лента Мебиуса
Лента Мебиуса – простейшая не ориентируемая
поверхность, которая является односторонней в трёхмерном пространстве. Её часто
называют ещё поверхностью Мебиуса и относят к непрерывным (топологическим)
объектам. Главной особенностью ленты Мебиуса является то, что у нее всего одна
сторона (Приложение 10).
Уже существует довольно много изобретений,
основанных на свойствах этого необычного топологического объекта. Например,
красящая лента в матричных принтерах, скрученная в ленту Мёбиуса, служит
гораздо дольше, поскольку износ в этом случае происходит равномерно по всей ее
поверхности. А скрученные в форме этого геометрического объекта лопасти
кухонного миксера или бетон смесителя снижают энергозатраты на 20%, и при этом
качество полученной смеси улучшается.
1.2.Сферы применения
некруглых колёс
Квадратные
колёса могут использоваться в сельском хозяйстве, чаще всего они используются в
цирках, аттракционах, что бы веселить людей.
Некруглые
зубчатые колёса применяются в машинах или механизмах, где требуется переменная
скорость вращения
Треугольник
Рёло используется в двигателях например, как в роторном двигателе, в часах, и
даже в архитектуре
Лента
Мебиуса. В виде ленты Мебиуса делают
полосу ленточного конвейера, что позволяет ему работать дольше, потому что вся
поверхность ленты равномерно изнашивается. Еще применяются ленты Мебиуса в системах записи на
непрерывную плёнку в матричных принтерах красящая лента также имела вид листа
Мебиуса для увеличения срока годности. И также используется в международном
символе вторичной переработки.
2. Практическая часть
2.1. Создание проектного продукта
Моим проектным
продуктом является буклет, который поможет обучающимся МБОУ «CОШ №4» узнать много интересной информации о видах некруглых колес и их
истории. Для его создания я выбрал программу "publisher 2013". Буклет был оформлен на основе встроенного шаблона
«рамка».
В буклете
собраны виды некруглых колёс и краткая информация о них, которую я искал на
различных источниках в интернете.
Основной
проблемой стало оформление проектного продукта, сложность была в подборе
шрифта, в подборе информации, иллюстраций и их ставке, ведь моим желанием было сделать
буклет не только информативным, но и красочным.
Заключение
В ходе работы
я изучил виды некруглых колёс и понял, что в жизни используются не только их
стандартные виды, но и множество других. Также я впервые попробовал себя в
создании буклета и познакомился со специальным приложением "publisher 2013". Изучая тему проекта, я узнал много нового и
интересного.
При работе
над проектом мною были решены поставленные задачи:
·
Изучить и
проанализировать литературу и источники из интернета;
·
Рассмотреть
виды некруглых колес;
·
Изучить сферы
применения некруглых колес в разных странах;
·
Собрать
информацию для создания проектного продукта.
Я доволен своей работой, так как выполнил цель:
сделать информационный буклет, интересный для меня и моих сверстников.
Приложения
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Приложение 4
Приложение 5
Приложение 6
Приложение 7
Приложение 8
Приложение 9
Приложение 10
Список литературы
1. https://shusharmor.livejournal.com/774824.html
2. https://dzen.ru/a/Yiiv4TUOxFTFZZsn
3. Статья из журнала PopularMechanics.
4. https://masterok.livejournal.com/2414626.html
5. https://dzen.ru/a/XAzKjUTHNQCuk5ZV
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.