Проект "Живые ракеты. Водомёты"

Слайд  1

Работу выполнили:
ученицы 7 класса МОУ ГСОШ Лебедева Ева, Розанова Анна,

Руководитель проекта:

  Балашова Т.П., учитель физики МОУ ГСОШ

Слайд  2

• Актуальность:

  на протяжении десятков лет изобретатели всего мира связывали свои надежды с созданием сверхскоростных кораблей с водомётами — водяными реактивными двигателями

• Объект исследования:

кальмары - биологические ракеты

• Предмет исследования:

водяные реактивные двигатели

Слайд  3

• Цель проекта: установить, каким образом,   двигатель, подобный двигателю кальмара, используется на водном транспорте
• Задачи проекта:

•   собрать материал из различных источников о животных, которые используют для плавания реакцию выбрасываемой струи воды
•  проанализировать и систематизировать полученные данные;
•  сделать выводы;
• оформить исследования в виде презентации

Слайд  4

Гипотеза

Реактивный двигатель кальмара по-прежнему привлекает внимание инженеров и является объектом тщательных исследований биофизиков

Слайд  5

Методы исследования:

• Сбор информации
•   Социологический опрос
•   Сравнительный анализ полученной информации
•   Систематизация материала

Слайд  6

Реактивное движение – это движение тела, возникающее при отделении от него с какой-либо скоростью некоторой его части.

Слайд  7

 Мы предлагаем вам смоделировать реактивное движение. Однако ракеты у нас нет, но мы предлагаем вам воздушный шарик. По своему принципу действия он схож с ракетой. Если его надуть, а потом отпустить, то он, под действием выходящей струи воздуха, будет хаотично летать по классу. При запуске «ракеты» обратите внимание, как зависит скорость шарика от массы воздуха шарика, от его формы.

Слайд  8 «Живые ракеты»

 Реактивное движение, используемое ныне в самолетах, ракетах и космических снарядах, свойственно осьминогам, кальмарам, каракатицам, медузам – все они, без исключения, используют для плавания реакцию (отдачу) выбрасываемой струи воды. Именно это дало повод назвать кальмаров биологическими ракетами.

Слайд 9

В сущности, кальмар располагает двумя принципиально различными двигателями (рис. 1а).

При медленном перемещении он пользуется большим ромбовидным плавником, периодически изгибающимся в виде бегущей волны вдоль корпуса тела.

Слайд 10

 Для быстрого броска кальмар использует реактивный двигатель. Основой этого двигателя является мантия – мышечная ткань. Она окружает тело моллюска со всех сторон, составляя почти половину объёма его тела, и образует своеобразный резервуар  – «камеру сгорания» живой ракеты, в которую периодически засасывается вода. В мантийной полости находятся жабры и внутренние органы кальмара (рис. 1б).

При реактивном способе плавания животное производит засасывание воды через широко открытую мантийную щель внутрь мантийной полости из пограничного слоя. Мантийная щель плотно «застёгивается» на специальные «запонки-кнопки» после того как «камера сгорания» живого двигателя наполнится забортной водой. Сила, вызывающая движение животного, создаётся за счёт выбрасывания струи воды через узкую воронку. Эта воронка, или сифон, – «сопло» живого реактивного двигателя.

«Сопло» двигателя снабжено специальным клапаном и мышцы могут его поворачивать. Изменяя угол установки воронки-сопла (рис. 1в), кальмар плывёт одинаково хорошо, как вперёд, так и назад (если он плывет назад, – воронка вытягивается вдоль тела, а клапан прижат к её стенке и не мешает вытекающей из мантийной полости водяной струе; когда кальмару нужно двигаться вперёд, свободный конец воронки несколько удлиняется и изгибается в вертикальной плоскости, её выходное отверстие сворачивается и клапан принимает изогнутое положение). Реактивные толчки и всасывание воды в мантийную полость с неуловимой быстротой следуют одно за другим, и кальмар ракетой проносится в синеве океана.

Слайд 11                    

Кальмар и его реактивный двигатель

Часто и быстро выстреливая воду из сопла воронки, кальмар наращивает скорость, а небольшие экземпляры, спасаясь от преследования, мчатся под углом в 45° к поверхности моря и выскакивают из воды. Высота воздушных прыжков достигает 0,5 м. Пользуясь боковыми плавниками как стабилизаторами, кальмары иногда пролетают над водой до 40 м.

Реактивный двигатель кальмара очень экономичен, благодаря чему он может достигать скорости 70 км/ч; некоторые исследователи считают, что даже 150 км/ч!

Слайд 12 Двигатель,  подобный двигателю кальмара

Инженеры создали двигатель, подобный двигателю кальмара. Его называют водомёт. Вращающийся винт направляет воду по водозаборнику, через который она проходит в сопло, а затем – наружу. Благодаря тому, что диаметр сопла меньше диаметра водометной трубы, забираемая вода формируется в мощную струю, которая обеспечивает движение судна. Регулировка судна осуществляется при помощи рулевого механизма, с помощью которого можно менять направление водного потока.

Слайд 13               Немного истории

1784 г. -  Джемс Рамсей

продемонстрировал на реке Потомак

 первый пароход с водометным движителем

 Известны также результаты испытаний, которые в 1867г проводил военно-морской флот Англии. На канонерской лодке длиной 50 метров, оснащенной центробежным водометом была установлена паровая машина мощностью 760 л.с. Этот двигатель при частоте вращения 40 об/мин приводил в действие насос. Канонерка с такой установкой развивала скорость 17,2 км/час.

Слайд 14              Немного истории

После этого были проведены многочисленные исследования и натурные испытания разнообразных конструкций водометов. Последним решением, имеющим принципиальное значение в этой области оказалась идея Гамильтона, который в 1953 г. поднял сопло своего центробежного водомета над водой и таким образом получил значительный прирост скорости (с 18до 27 км/час на его катере).  Новинка оказалось популярной, и фирма Гамильтона– начала массовый выпуск водомётных движителей.

Слайд 15              Немного истории

В1962  началась разработка теплохода «Заря». В его конструкцию был заложен ряд конструктивных особенностей.

Появления на реках  теплоходов типа «Заря» произвело настоящую транспортную революцию в районах с неразвитой дорожной сетью и мелководными реками, не оборудованными. Основные достоинства теплоходов типа «Заря» — сочетание высокой скорости, достаточной пассажировместимости и высокой проходимости (за счёт малой осадки и водомёта). В настоящее время в  строю остаётся не более 40 судов этой серии.

Слайд 16  Современные водомёты

Маленькая лодка с   водомётом « Урал 55», скорость  33 узла

Водомёт «Чайка», скорость 65 узлов

Слайд 17    Современные водомёты

Реанимационный спасательный Катамаран AURORA AS14 

 Слайд 18 

КС-110-39, пожарно-спасательный водометный катер

Водомётный катер «Росомаха», максимальная скорость 80 км/ч, вместимость 6 человек,  грузоподъемность 1500 кг

Слайд 19                           Вывод

• Природа не пожелала оправдать изобретательских надежд, водометные суда не стали самыми быстроходными кораблями мира. Но водомётные суда имеют много достоинств.

Водомёты нашли широкое применение. Их применяют в двух противоположных областях судостроения: как  на гигантских скоростных  паромах, так и на малых скоростных аппаратах - гидроциклах

Слайд 20     Вывод

• Почему же реактивный двигатель кальмара по-прежнему привлекает внимание инженеров и является объектом тщательных исследований биофизиков?

У кальмаров засасывание воды происходит за счёт сокращения мышц, возбуждаемых нервами. Этим объясняется большая скорость кальмаров.

Поиски инженеров направлены на создание конструкции такого гидрореактивного двигателя, который бы, как и кальмар, не нуждался бы в дополнительном засасывающем устройстве.

Слайд 21

Спасибо за внимание!