Конференция «Юные техники и изобретатели» МОУ «Гимназия № 5» район Юбилейный города Королёва Московской области, 10 класс, кружок «Юный физик – умелые руки» Универсальная шагающая платформа для освоения тундры, Арктики и шельфовых областей Папиашвили Эльвина $100 млрд. Давидовна инвестиций (безопасность и экологический аспект) в Арктику моб. тел. 8 -926 -302 -77 -45, на 10 лет elvinapap@live. ru Скворцова Анастасия Андреевна (технико-экономический аспект) моб. тел. 8 -925 -407 -91 -04, saa 2509@mail. ru Научный руководитель профессор кафедры «Прикладная механика и математика» Московского государственного строительного университета (НИУ), д. т. н. , с. н. с. Лебедев Владимир Валентинович, тел. 8 -903 -184 -45 -31, сайт CFMO. UCOZ. RU; Lebedev_v_2010@mail. ru 25 июня 2015 г.
России не страшны никакие санкции Характеристика работы Цель работы: предложить безопасный экологически чистый движитель тяжёлого транспортного средства по малопрочным поверхностям тундры, Арктики, шельфу. Актуальность: промышленное освоение Севера, борьба за полезные ископаемые истощение традиционных месторождений. Новизна: оценка и снижение возможных неблагоприятных воздействий на окружающую среду. Решаемые задачи: 1) техническое предложение шагающих машин; 2) экологическая оценка применения шагоходов. Ссылка на фотографии: http: //yandex. ru/images Практическая значимость и экономический эффект: 1) доступ в новые регионы для их промышленного освоения; 2) сохранение и защита природы Севера и шельфов.
Первый риторический вопрос Ссылка: uralpolit. ru. На Ямале потерялись две тысячи совхозных оленей. Они ушли ис… Примерно половину сбежавшихоленей уже удалось найти. Ссылка: edu. severodvinsk. ru. Живая Арктика Стадо северных оленей Ссылка: tury. ru. Каталог Экскурсий и Достопримечательностей : : ТУРЫ. ру Великая миграция северных оленей. Миллионные стада мигрируют Почему тысячные и даже миллионные стада оленей не вытаптывают тундру?
Второй риторический вопрос Последствия не экологических, пагубных для природы траекторий опоры Почему следы от гусениц и колёс остаются в тундре на долгие годы? Проблема экологии тундры Следы затягиваются совершенно другими растениями Две причины Ссылка на фотографии: http: //yandex. ru/images 1) Безопасное давление на малопрочный грунт и растения: 100 кг / 200 кв. см = 0, 5 атм (реально до 0, 2 атм и даже меньше). 2) Главное – природная, не режущая траектория копыта, стопы, опоры.
Большое давление колёс и гусениц Задача 1. Увы, техника утяжеляется быстрее роста площади опор! Бесконечно увеличивать размеры колёс и гусениц нельзя Но можно увеличивать площадь ступни шагохода Не существует проблемы площади стопы шагохода, не ограничена Задача 2. Стопа шагохода не должна быть ножом! Ссылка на фотографии: http: //yandex. ru/images Решение задачи нашла природа
В природе нет колеса, его придумал человек, создав себе проблемы Вторая техническая и экологическая задача – обеспечить природную траекторию движения стопы без среза растений и их корней С колёсами появляется всё больше проблем Авторский рисунок Ссылка: forum. gorod. cn. ua
Анализ литературы по технике шага и современного уровня развития науки Перекрёстный механизм П. Л. Чебышева Н. Н. Андреев, Московский математический институт им. В. А. Стеклова Лямбдаобразный механизм П. Л. Чебышева Следствие и научное предсказание П. Л. Чебышева Природная, экологическая траектория движения стопы человека и животного Ссылка: https: //ru. wikipedia. org/wiki/Механизм_Хойкена; http: //flash. lakeheadu. ca/~kliu/hoekens. jpg Ссылка: https: //ru. wikipedia. org/Механизм_Чебышева; http: //yandex. ru/images/
Пафнутий Львович Чебышев предложил альтернативу колесу в конце XIX века Возвращаемся на полтора века назад и поворачиваем на путь Пафнутия Львовича Чебышева С этого механизма мы начали практическую экологию шагоходов Изготовили Изучили Применили Авторская работа и фотография
Первая модель – начало экологических исследований Сняты 6 видеороликов Много тем, но мало времени! Нужны команды. Авторские работы и фотографии
Платформа для стартовой установки ракеты на любых грунтах Наш первый шагоход «Комар» . Почему его так назвали?
Упростили систему механизмов П. Л. Чебышева Зубчатая передача привода от перемоточного устройства киноплёнки проектора «Украина-2» (редукция 55: 20=11: 4, модуль зуба 5). Это пока не шагоход. Это только механизм с приводом и с электродвигателем от стеклоочистителя автомобиля «ВАЗ» (700 руб. , магазин «Авто-49» ). 3 m-2(n+v)=1 Технология
Шагоходы «Лыжник» и «Таракан» В чём сходства и различия? Включаем, смотрим, размышляем…
Проблема шельфовых разработок Самая большая в мире самоходная нефтедобывающая платформа (король викингов Эрик Рыжий, стоимость платформы $498 млн. ) Стационарные платформы не передвинуть Канада, 52552 т, 60000 л. с, 120 чел. Платформа «Eirik Raude» Плавучие платформы: 1) не для малых глубин; 2) ограничение нагрузки. Ссылка: dic. academic. ru Места работ Flemish Pass, Sable Island, North Sea. Арендатор - газовая корпорация «En. Cana» . Стоимость аренды 250000 $/сутки Экономическое обоснование Вычисляем окупаемость: $500 млн. / 0, 25 млн. /сут = 2000 сут. = 6 лет. Не считая прибыли от продажи добытой нефти. Предложение. Вместо двух «Мистралей» изготовить 3 платформы, сдать в аренду, на прибыль создать 3 более современных российских вертолётоносца. Ссылки на фотографии: http: //korabley. net/news/samaya_bolshaya_v_mire_samohodnaya_neftedobivayschaya_platforma_eiric_raude /2009 -04 -20 -219
Безопасность платформ. Буровая платформа «Кольская» . Изготовитель (1985 г. ): Раума Репола (Финляндия), сейчас Metso. Шагающую платформу можно применять на мелком шельфе вместо дорогого и опасного оборудования. Однако… Работала в Кольском заливе. Передана в Магадан, транспортировка 19000 миль. Планировалась работа на Сахалинском месторождении. 18 декабря 2011 года во время буксировки к Сахалину платформа перевернулась и затонула. В результате кораблекрушения погибло или пропало без вести 53 человека. Колёса и гусеницы не могут двигаться под водой! Конструкция на опорах никогда не утонет Стопа безопасно шагает под водой, по мелководному шельфу! Ссылка на фотографии: https: //ru. wikipedia. org (Фотография с официального сайта владельца судна) Ссылка: ria. ru
Новая экологическая опасность – вымывание грунта стопой шагохода Два режима вымывания грунта Результаты вымывания: Маленькая скорость движения стопы 1) дно – голые камни; 2) возрастает давление, стопа вязнет. Большая скорость движения стопы Ссылка: a-matata. ru Авторские фотографии и рисунок
Надумана задача или нет? Это шагоход – платформа для тяжёлого объекта 100 -300 тыс. тонн. Характерная площадь одной стопы 1 га. Справка 1 (учебник МЧС). Расход массы при сходе селей 10 -2000 т/с. Справка 2. Саяно. Шушенская ГЭС работает с расходом 1000 -1400 т/с, верхний предел 7500 т/с. След такого шагохода – голые камни Авторский рисунок
Можно ли не вымывать грунт? Антивымывающая конструкция стопы (гребень) Смотрим не на лыжника, а на его лыжи! Прижатый одной лыжей снег, никогда не сдвинется от движения другой лыжи. Ссылка на рисунок: vpeso 4 nice. ru Переносим этот принцип на шагоход Авторский рисунок
Надумана задача или нет? Ангара (лёгкий) Ангара-7 (2028 год) Не решён вопрос о сборке и транспортировке конструкции на стартовый комплекс. Ангара-2 (средний) Ангара-5 Ангара-7 тяжёлый (сверхтяжёлый) (35 т) (70 -160 т) 2028 год Рассматривается вариант шагового движителя на кафедре СМ-8 МГТУ им. Н. Э. Баумана. Однако нам интересна кафедра Э 10, где создан реальный шагоход! Ссылка: http: //informatik-m. ru/2011 -06 -20 -18 -25 -05/sverhtyazhelaya_raketa-nositel_angara-a 7. html
Экологическая критика механизмов Тео Янсена Есть 4 основы для платформы Механизм Чебышева (Хойкена) идеален для подвижной платформы: поступательное движение, опора, не срезает растения Механизмы Тео Янсена и Кланна не подойдут! Ссылка: http: //yandex. ru/images Мы изготовили механизм Тео Янсена для критики 1. Не стопоходящие! Стопы нет. Стопу не установить в принципе. Площади опоры нет. Давление громадное. 2. Опора на иглы или на шаровые кулачки с малой площадью продавит грунт. 3. Нужно не менее шести (восьми) ног-опор. 4. Вращательное движение – мясорубка для растений. След – салат, корм для коровы. 5. Колеблющаяся, прыгающая основа – вторая мясорубка. Измельчённый салат. 6. Это цепляющиеся механизмы-пауки, а не шагающие. Вырывают растения. 7. Основное применение – в цирке, в кинетической скульптуре.
Мы теоретически и практически изучили природную траекторию стопы механизма П. Л. Чебышева и механизма Тео Янсена Программный модуль на языке программирования Паскаль-АВС. {http: //primat. org/index/0 -128} const pi=3. 14159265358979; rad=57. 295779513082321; var x, y, figr, firad, fi 1 gr, fi 1 rad, OM, alfagr, alfarad, OA, AB, BC, BM, AM, OC, AC, MC. . . Мы сравнили две траектории. След механизма П. Л. Чебышева – цветущая клумба. След механизма Тео Янсена – рубленый салат из травы и корней. Авторская работа и фотография
А что будет под водой, на шельфе? Крыло? Антикрыло? Механизм Тео Янсена Другая задача гидродинамики - прочность конструкции Оценка гидродинамической силы Цирк! Лето 2014 г. ВВЦ-ВДНХ Масса комплекса «Энергия-Буран» была 2000 т.
Создавай, критикуя! Мы повторили машину Тео Янсена для развлечения младших школьников. И неожиданно обнаружили что-то новое, что не видит Тео Янсен… Это возможность поворота.
Выводы 1. Цель работы достигнута, предложен вариант экологичного транспортного средства, способного передвигаться по шельфу, по малопрочным грунтам тундры и Арктики, даже по тонкому льду. Это шагающая машина. 2. Шагающая машина особенно актуальна с экологической точки зрения в тундре для сохранения первозданной растительности. 3. Существует несколько вариантов шагающих машин. Шагающая машина П. Л. Чебышева актуальна в наше время, потому что это простой и надёжный механизм, позволяющий выполнять любые требования по давлению на грунт, а главное – реализующий природную траекторию движения стопы без травмирования растений и почвы. 4. Шагающая машина с экологичной, природной траекторией стопы может быть выполнена в виде универсальной платформы с различным целевым назначением: стартовые комплексы ракет, передвижные жилые здания, буровые вышки, заводы и т. д. 5. Обнаружено и изучается явление вымывания илистого или сыпучего грунта на дне водоёма, на шельфе под стопой шагохода. Это вымывание может быть очень сильным, нанести существенный вред окружающей среде. 6. Уменьшить вмывание грунта можно специальной предложенной гребёнчатой конструкцией стопы с искусственным прижатием грунта ко дну водоёма. 7. Шагающие машины могут потеснить обычные автомобили из-за многих проблем с колёсами – это многомиллиардный рынок для инновационных исследований и инвестиций.
Заключение автоматизированной системы «Антиплагиат» МГСУ-МИСИ об оригинальности работы Это наша работа! Работа доложена в СПб. ПУ, МАИ, КФУ (Казань), МФТИ, МГСУ-МИСИ, НИЯУ МИФИ, МАТИ. Результаты работы доложены на 12 конференциях, опубликованы в 11 статьях, сняты 6 видеороликов. Приглашения: Санкт-Петербург, Новосибирск, Саров, Коломна, Анталия, Афины.
Четыре медали за работу и гранты Призовой сертификат 50000 рублей Две стипендии Губернатора Московской области за 2014 год, есть заявка на 2015 г. «Балтийский-2015» «Исследуем…-2015» «Вернадский-2015»
Множество дипломов и статей – доказательство актуальности работы Intel-Авангард Санкт-Петербург МФТИ-Физтех НИЯУ МИФИ Эксперимент в космосе МГСУ-МИСИ Саров Санкт-Петербургский политехнический АФК «Система» МАИ, РКК «Энергия»
Новое научное направление – конверсия шагающих космических технологий Безусловно-рефлекторный тренажёр ног для больных с нарушением опорно-двигательных функций Многогранная перспектива Ссылка: images. yandex. ru›нога картинки Работой заинтересовались нейрофизиологи и работники школ VI вида
Будущее за шагоходом! Спасибо за внимание! До встречи на других конференциях и конкурсах. Скворцова Анастасия Андреевна моб. тел. 8 -925 -407 -91 -04, saa 2509@mail. ru (техническо-экономический аспект) Папиашвили Эльвина Давидовна моб. тел. 8 -926 -302 -77 -45, elvinapap@live. ru (экологический аспект) 10 класс, кружок «Юный физик – умелые руки» , Центр физико- математического образования, МОУ «Гимназия № 5» , район Юбилейный города Королёва Московской области
Скачать презентацию Конференция Юные техники и изобретатели МОУ Гимназия
27c4867fed60d172616c5c9487476ca1.ppt